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微机联控在多电机随动控制系统中的应用

作者:时间:2010-07-06来源:网络收藏

摘要:随动控制是伺服控制的一种,属于一种反馈控制。它的给定值在很大范围内变化,可使系统的随动变量快速、准确地跟随给定值任意变化。主要解决一定精度的跟随问题。本文介绍使用多台自整角机分别实现对多台驱动转子位置信号的检测,单片机对采集到的信号进行处理和传送,提出基于单片机和变频器对异步转速实施闭环控制的随动伺服,实现高性能的异地随动控制。
关键词:伺服控制;自整角机;单片机;变频器;伺服电机

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/162987.htm

1 问题的提出与现状分析
现有的电机主要分为两大类,一是传统的继电器-交流接触器,目前仍广泛于电机运行的简单控制中,例如完成电机的点长动、正反转、星三角变换等常规运行控制。二是控制技术与交流接触器、变频器控制系统结合,主要的控制形式是可编程序控制器(PLC)在电机控制电路中的,控制电路中除了保留主电路中的交流接触器外,其逻辑控制部分如:自锁互锁、延时定时、顺序控制、机械手臂动作控制等都由PLC编程实现,极大地简化了控制回路的外连电路,提高了控制精度、稳定性和可靠性。如果用PLC和变频器相结合共同控制电机,可以很方便地实现交流电机的变速、调速运行。这两大类控制技术目前都已经相当成熟,而且得到了广泛应用。
尽管如此,还是有许多电机应用场合的控制功能得不到满足,例如:双电机或多电机的异地驱动中,要求转速严格同步的驱动控制;集群式太阳能采集板多电机的转角同步控制等等。对电机的这种并行同步控制需求,显然不能简单应用上述两种控制方式来实现,因为随着被控单元数量的增加和物理空间分布的分散,需要使用的PLC数量也会增加,控制系统的成本将激增,极大地降低了控制系统的性价比。本文从双电机的同步驱动出发,探讨多电机的同步驱动问题,应用角度传感器(自整角机)和单片机组成多联控的”集散式”随动控制系统,通过单片机-变频器-伺服电机的闭环调速驱动方式,实现双电机或多电机的转速”随动同步”控制。

2 异地随动转速同步控制原理
2.1 电机实际转速偏差形成的原因与危害
交流电机控制电路中,通常采用开环的位式控制或采用变频器的变速控制。尽管各电机参数相同,给定的电压或频率也相同,但由于负载转矩不同,还是会产生实际转速的偏差,若电机的机械特性较硬,则这个偏差不大,在不要求转速严格同步的应用场合此问题可以忽略;但要求严格同步时则可能产生严重问题。例如大跨距的大型龙门吊,其双轨行程的并行电机驱动控制中,较小的转速偏差随时间积累将形成很大的行程偏差,加大了轮毂与钢轨的侧向摩擦力,甚至别死车轮;又如多电机联轴驱动不接差速器时,偏差积累的强大力矩会使钢轴变形等。


2.2 双电机简单随动控制结构及原理
双电机驱动控制系统中,为了避免由于负载转矩的不同,导致电机转速产生偏差,应设双电机中任一电机为主动电机,另一电机为随动电机。主控电机直接接受操作控制或变频器驱动,设有主控单片机控制器,角度/速度传感器,将主动电机的转子位置、转速、转向数据采集处理后向随动电机控制器串行发送;随动控制器接收主控制器发来的主动电机数据作为给定值,且与角度转速传感器、变频驱动器和伺服驱动电机组成有转速反馈的闭环控制系统。应用最少拍控制算法以提高响应的实时性并消除静差,或应用PID控制算法减小过调量并消除静差,使随动电机与主动电机的转速真正实现并行同步。


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