升降舞臺(tái)安全性關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著人們在精神層面需求的不斷增長，傳統(tǒng)的舞臺(tái)演出已經(jīng)難以滿足人們的視覺追求，舞臺(tái)演藝隨之也變得越來越多元化，這都促使現(xiàn)代舞臺(tái)控制系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜，舞臺(tái)控制系統(tǒng)的安全性更成了人們關(guān)注的焦點(diǎn)。鑒于此，本文以實(shí)際某劇院升降舞臺(tái)系統(tǒng)為對象，并結(jié)合我國當(dāng)前實(shí)際升降舞臺(tái)系統(tǒng)PLC+矢量變頻器+交流電機(jī)的體系結(jié)構(gòu)，著重就升降舞臺(tái)多電機(jī)同步控制和編碼器故障診斷與容錯(cuò)控制兩方面問題展開了研究，具體內(nèi)容如下：
　　1)升降舞臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2、
　　以某劇院的升降舞臺(tái)控制系統(tǒng)為背景，描述了升降舞臺(tái)系統(tǒng)硬件驅(qū)動(dòng)體系結(jié)構(gòu)，分析了所涉及的安全相關(guān)問題，并根據(jù)升降舞臺(tái)的控制與安全需求，對升降舞臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行了互鎖、限位等保護(hù)設(shè)計(jì)，使舞臺(tái)演藝有了基礎(chǔ)安全保障。
　　2)升降舞臺(tái)多電機(jī)預(yù)測函數(shù)同步控制策略研究
　　針對舞臺(tái)機(jī)械中升降臺(tái)因受到外界干擾及電機(jī)自身參數(shù)攝動(dòng)引起的不同步現(xiàn)象，以工程中常用的并聯(lián)同步控制為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)單電機(jī)的預(yù)測函數(shù)控制器，并結(jié)合位置偏差耦合，構(gòu)建出了一

3、種基于預(yù)測函數(shù)與偏差耦合復(fù)合的升降臺(tái)同步控制方案。由于預(yù)測函數(shù)較強(qiáng)的魯棒性和優(yōu)良動(dòng)態(tài)性能，又輔以位置均值偏差耦合補(bǔ)償，二者共同提高了升降舞臺(tái)系統(tǒng)的同步控制性能，仿真結(jié)果也進(jìn)一步顯示出該控制策略較 PI控制具有更好的魯棒性與更高的控制精度，削弱了舞臺(tái)多電機(jī)驅(qū)動(dòng)中的因同步性能不滿意帶來的安全隱患。
　　3)基于 KPLS與SPRT的雙編碼器故障診斷與容錯(cuò)控制策略研究
　　鑒于預(yù)測函數(shù)控制器的強(qiáng)魯棒性和優(yōu)良性能，結(jié)合實(shí)際升降舞臺(tái)系

4、統(tǒng)中雙編碼器結(jié)構(gòu)，提出了一種預(yù)測函數(shù)控制器作為控制核心、輔以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng) KPLS建模與SPRT結(jié)合的雙編碼器故障診斷與容錯(cuò)控制方案。利用升降舞臺(tái)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的歷史數(shù)據(jù)分別建立控制輸入與速度編碼器和位置編碼器的KPLS預(yù)測模型，實(shí)際運(yùn)行時(shí)將模型預(yù)測值與實(shí)際編碼器輸出之間產(chǎn)生殘差，用序貫概率比(SPRT)進(jìn)行故障檢測，結(jié)合適宜的故障切換機(jī)制，進(jìn)行雙編碼器故障的解析冗余或軟冗余閉環(huán)容錯(cuò)。仿真結(jié)果表明本文提出的方法能夠可靠的進(jìn)行雙編碼器的故障診