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转速同步是运动控制中最重要的性能指标之一,尤其是多电机分部传动情况下主从电机之间的转速同步,对糊口包装袋生产质量起着决定性的作用。因此,在糊口包装机电气控制系统中,对电机转速同步控制的精度要求与其它设备相比是最高的。本论文以青岛创新机械制造有限公司生产的SB70A糊口包装机为背景,就糊口包装机电机转速同步的控制算法和电气控制系统展开理论和应用技术研究,针对在诸如开车、停车、车速改变或者抗扰动的过程中要求各传动电机能够及时地同步运行、既响应快又抑制超调且无稳态误差这一要求,提出了基于专家PID控制算法的多电机同步控制方案。此方案既利用了PID控制算法结构简单、实现方便、适应性强等特点,又克服了其在转速同步控制应用中所体现出来的调节缓慢、抗干扰能力弱、稳定性差等不足,从而提高了转速同步控制的精度,提升了糊口包装袋的生产质量。本文主要贡献是:
(1)专家PID控制算法的研究
在处理多电机转速同步控制时,文章提出了一个新的转速同步控制策略,即将四台交流异步电机设定成主从关系,同时采用专家PID控制算法,根据误差的大小采用不同的比例系数和积分时间常数,从而实现PID参数的实时调整。考虑到PID算法和专家控制的结合,专家控制器着重处理一些意外情况,通过对PID控制参数的调整使控制回路尽可能快地摆脱意外情况的干扰,以减轻对控制品质的影响。通过归纳现场操作人员处理意外情况的经验,并把这些经验用专家规则的形式表述出来从而构成专家控制器。建立好的专家控制器结合电机变频调速模型在Matlab下进行仿真,其仿真结果曲线充分证明了专家PID较之传统PID在提高系统响应速度、增强抗干扰能力等特性上有优势。
(2)电气控制系统的实施
本控制方案在西门子S7-300系列PLC平台上进行了编程实现,与西门子TP270触摸屏和ABB ACS800系列变频器相结合构成了电气控制系统的主体。该设备已经出口到孟加拉国、印度尼西亚、尼日利亚等多个国家,本论文所述控制系统在印度尼西亚PT.Yanaprima Hastapersada Tbk公司位于East Java,Surabaya,Sidoarjo的生产工厂进行了现场安装调试。其实时控制曲线和仿真曲线一样再次证明了本论文采用的算法是切实可行的。本设计提高了转速同步的控制效果,明显提升了糊口包装袋的生产质量,达到了用户的要求。