[发明专利]一种基于模糊PID的手套机机头与橡筋电机同步控制方法

摘要

一种基于模糊PID的手套机机头与橡筋电机同步控制方法，包括以下步骤:1)推算出电机电磁推力与q轴电流的关系；2)确定同步运行控制器的输入量速度误差e与加速度误差ec；3)速度跟踪控制器控制电机的正常运行，根据处理器实时读取判断机头电机的编码器1、橡筋电机的编码器2的位置信息，当编码器1、编码器2测出的位置信息不对等时，同步运行控制器的输出将作为控制信号，经过D/A变换传输至变频器，再通过变频器控制电机转速，达到同步控制的目的。本发明能有效地使机头与橡筋电机位置同步，进而提高智能手套机的生产品质以及产量。

主权项

1.一种基于模糊PID的手套机机头与橡筋电机同步控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：第一步，确定电磁推力F_e与q轴电流I_q的关系机头与橡筋电机均采用永磁同步电机，永磁同步电机的d‑q轴模型电压方程以及磁链方程为：其中，u_q为q轴电压，R_s为定子电阻，λ_pm为永磁体磁链，τ为极距，I_q、I_d分别表示流经q、d轴电流，λ_q、λ_d分别为磁链在q轴和d轴上的分量，L_d、L_q分别表示d、q轴上的电感，永磁同步电机三相绕组沿圆周基本对称，因此电磁转矩的谐波分量比较小，即I_d＝0，永磁同步电机力矩与q轴电流成正比，所以电磁推力F_e只与I_q成正比，其关系为：其中，k_T为电磁推力系数；n_p为磁极对数；第二步，求得同步运行控制器的输入量速度误差e与加速度误差ec采用主从结构，把机头电机作为主电机，橡筋电机作为从电机，通过多组速度、加速度传感器测量出主电机速度V_1i、加速度a_1i，从电机的速度V_2i、加速度a_2i，选取主电机速度V_1i作为评价速度，并与从电机的实际转速V_2i比较得到差值e_i，取平均值得到速度误差e，选取主电机加速度a_1i作为评价加速度，并与从电机的实际加速度a_2i比较得到差值ec_i，取平均值得到加速度误差ec；同步运行控制器是由速度同步补偿器与加速度同步补偿器组成的两输入三输出的模糊PID控制器，速度误差e和加速度误差ec为输入量，比例系数K_p、积分系数K_I和微分系数K_D为输出量，速度误差的连续取值范围为e＝[e_l，e_h]，其中e_l为低极限，e_h为高极限，e的论域为{‑m，‑m+1，......0，......m‑1，m}，m为自然数，则在量化因子确定后，将速度误差e转换为模糊PID控制器的输入上：式中round()代表取整运算，同理加速度误差的连续取值范围为ec＝[ec_l，ec_h]，其中ec_l为低极限，ec_h为高极限，e的论域为{‑n，‑n+1，......0，......n‑1，n}，n为自然数，则在量化因子确定后，将加速度误差ec转换为模糊PID控制器的输入EC上：将{NB(负大),NM(负中),NS(负小),ZE(零),PS(正小),PM(正大)}作为输入变量E、EC和输出变量K_p、K_I、K_D的模糊子集，模糊规则是专家经验生成知识库作为控制规则，并且不断实验进行修正，最后得到最终规则库，根据模糊规则生成K_p、K_I、K_D模糊规则表，再经过模糊清晰化的处理得到输出K_p、K_I、K_D，从而实现对它们的动态调整；第三步，速度跟踪控制器控制橡筋电机的正常运行，根据处理器实时读取判断机头电机的编码器1、橡筋电机的编码器2的位置信息，当编码器1、编码器2测出的位置信息不对等时，同步运行控制器的输出将作为控制信号，经过D/A变换传输至变频器，再通过变频器控制橡筋电机转速，达到同步控制的目的；所述第三步中，同步运行控制器的输出将作为控制信号，q轴电流为：电磁推力F_e与I_q成正比，通过对比例系数、积分系数和微分系数的动态调整改变电磁推力F_e，进而改变橡筋电机转速，实现同步控制。