伺服锻压平台双电机同步控制的研究

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随着工业自动化水平的不断进步,伺服电机在锻压制造行业得到了广泛的应用。伺服锻压机拥有更加精细的加工路径曲线,产品的质量也得到了显著的提高。为了进一步提高生产效率、增大伺服锻压平台功率,采用双伺服电机乃至多伺服电机同时作为动力来源成为趋势。为保证高精度的加工品质并延长平台使用寿命,本文针对伺服锻压平台双电机同步控制方法展开研究工作。论文首先基于坐标变换方法得到永磁同步电机数学模型,并利用自动控制理论,完整设计了位置闭环控制系统,根据实际需求设计了系统内各环节带宽。同时,针对实验系统的转速信息获取问题,论文重新设计了转速锁相环及其滤波器,获得了与转速环相匹配的带宽并实现了平稳准确的转速信息获取。为了在单电机控制中减少负载扰动带来的跟随误差,论文基于迭代学习控制方法,分别设计了并联型的转速与位置跟随控制系统。根据系统传递函数推导得到误差收敛速度表达式,准确描述了误差的收敛速度。采用了PI型迭代学习控制律,实现了误差快速收敛的目标。针对实验系统中可能存在的不稳定性问题,引入遗忘因子,有效增强了系统的鲁棒性。针对双电机同步控制的跟随误差和同步误差问题,本文在仿真对比典型同步控制结构的基础上,选用交叉耦合作为基本控制结构,并进一步设计了综合迭代学习跟随控制与交叉耦合迭代学习同步控制的双电机控制方法。推导得出了同步误差收敛速度的表达方式,实现了跟随误差与同步误差收敛速度的解耦设计,在保证系统稳定性的基础上有效提高了误差的收敛速度。最后,搭建了模拟伺服锻压试验平台,通过实验对提出的单电机迭代学习控制算法、双电机交叉耦合控制算法和结合了迭代学习控制的交叉耦合控制算法进行了逐一验证,证明了本文提出的方法的合理性与有效性,解决了双电机高效同步运行问题。
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