基于自抗擾的三電機同步系統(tǒng)無速度解耦控制.pdf

1、多電機同步協(xié)調(diào)控制被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，如何提高系統(tǒng)的同步控制性能成為研究的熱點問題。本課題研究對象是一個多變量、時變、強耦合的三電機同步控制系統(tǒng)，針對系統(tǒng)中電機速度和皮帶張力之間的耦合，采用自抗擾控制技術(shù)進行解耦控制，同時引入全階狀態(tài)觀測器對主電機的轉(zhuǎn)速進行估計，實現(xiàn)無速度傳感器的矢量控制。
　　分析三電機同步協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的物理模型，根據(jù)虎克定律得到系統(tǒng)的動力學(xué)方程，確定系統(tǒng)采用主從控制策略。在分析經(jīng)典PID控制器優(yōu)缺點的基礎(chǔ)

2、上，引入自抗擾控制技術(shù)應(yīng)用到三電機控制系統(tǒng)中。自抗擾控制技術(shù)可以將系統(tǒng)的外擾、張力與速度之間的耦合、模型內(nèi)擾等統(tǒng)一視為總擾動，運用擴張狀態(tài)觀測器對總擾動進行估計并給予補償，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的同步協(xié)調(diào)控制。本文中還構(gòu)造以定子電流和轉(zhuǎn)子磁鏈作為狀態(tài)變量的全階狀態(tài)觀測器，利用觀測器極點配置的原理設(shè)計反饋增益矩陣H，并運用Lyapunov穩(wěn)定性理論進行轉(zhuǎn)速自適應(yīng)律的設(shè)計，從而準確有效地實現(xiàn)了對主電機速度的估計。
　　采用PC機為上位機、S7-

3、300PLC作為主控制器搭建控制系統(tǒng)的實驗平臺，工控機和PLC之間通過MPI適配器連接進行MPI通訊，完成程序的下載、上傳、調(diào)試和故障檢測。PLC和變頻器通過Profibus-DP進行通訊，實現(xiàn)了PLC對變頻器的設(shè)置。系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)化編程的思想，在西門子STEP7軟件中編寫全階狀態(tài)觀測器算法、一階速度自抗擾控制器算法、二階張力自抗擾控制器算法、系統(tǒng)通訊等程序。
　　在實驗平臺上首先進行速度估計實驗，實驗結(jié)果表明，所設(shè)計全階狀態(tài)觀測器