高速柔性传输中多电机同步控制研究

来源 :中北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:opcs2009
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目前,国内外小口径舰炮供弹主要采用柔性“链托弹”方式,在软导引中完成中长行程的输送弹药。传统供弹方式仍有采用人工搬运、多人协调、人工手摇的方式来驱动弹仓弹鼓运动进行补弹,耗时费力。本文采用全电驱动的方式完成对补弹系统自动化的设计,通过在输弹端和送弹端分别采用多电机同步驱动,可大大降低人力需求,提高补弹的快速响应性。各个电机在工作过程中通过柔性弹链进行耦合,当低速运行时负载波动较小,伺服驱动系统容易与负载特性匹配,能保证伺服系统在得到相同控制指令下得到相同的位置、速度、电流输出,但实际上,不同的驱动器或电机存在参数离散性的特点,而且在运行过程中由于弹药在高速运动中,由于负载的不固定性,多电机间输出力矩的不均衡,传动系统的间隙、空回以及弹链的变形较大等原因,这会导致电机之间接收相同指令的条件下却存在较大的转速差,误差的积累会导致弹链变形,严重情况下会导致供弹卡滞。本文研究自动补弹系统中的不足,将BP神经网络PID控制算法应用于高速柔性传输中多电机的同步测控系统中,将电机输出的位置、转速信息和电流变化趋势通过转速调整方式进行交叉耦合控制,降低期望轨迹曲线要求和限制,通过电机在转角上的同步与非同步耦合运动,抑制传动间隙的积累造成的传动链的张弛和松紧。本文首先对高速柔性弹链补弹测控系统进行分析和设计,基于负载转动惯量匹配对测控系统中的电机功率进行计算,对柔性弹链的运动特性进行了分析,建立其力学模型及动力学方程,分析其啮合冲击效应;并对多种耦合控制结构进行分析,在Simulink环境下建立单永磁同步电机模型,基于所建立的单电机模型,搭建各个多电机耦合同步控制策略的模型,通过仿真分析,验证了各个耦合控制策略的优劣势和适用范围;基于高速补弹系统的负载特性,改进了偏差耦合控制策略,同时将基于BP神经网络控制算法应用于高速补弹系统;最后,搭建了高速柔性弹链补弹测控系统平台,测控系统选用STM32控制器作为核心控制器搭建硬件了测控平台,采用LABVIEW软件作为上位机软件进行开发,在实际工程测试中,通过伺服驱动器采集各电机速度信息、电流变化趋势,将读取的电机运动信息作为系统反馈量,经控制器采集、处理计算后作为电机指令的输入端,通过工程测试验证了算法的可行性。
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