高响应直线电机控制系统的研究谢经明,程立,艾武,杜志强,陈幼平,周德(华中科技大学,湖北武汉430074)了直线电机的数学模型。在此基础上,提出采用PC+DSP的控制系统硬件结构,以及PID控制软件方法。通过仿真和,电机运动轴和杯套固定在一起,杯套上缠绕有线圈,线圈置于永磁体产生的磁场中,当线圈中通有电流时,根据左手定则即可判定杯套和轴的运动方向,要改变轴的运动方向,只要改变线圈中的电流方向即可。在杯套的两侧都装有弹簧,且弹簧的两端都固定。这样在轴运动时既受到磁场力又受到弹簧力,同时还应考虑运动轴与固定机座之间的摩擦力。因此可知电机运动时动力学方程为:L??线圈绕组的有效长度K??弹簧的弹性系数f??轴运动时和机座之间的摩擦力m动子(杯套、线圈以及运动轴)的质量当线圈在磁场中运动时会产生感生电动势,则由电压平衡关系有:V??轴的运动速度即线圈切割磁力线的速度R绕组电阻La??线圈的电感要使直线电机作高速往复运动,就必须给它施加周期性的外力。由于控制算法采用的是PID算法,对于PID算法来说,并不需要模型很精确,因此在下面的分析中不考虑摩擦力,以使问题简化。为使运动平稳,最好施加成正弦或余弦变化的力,称为策动力。设策动力为Hcos叫,则当轴作高速往复运动时,动子作受迫振动。物体作受迫振动的微分方程为:阻尼系数策动力的最大值,称为力幅w??策动力变化的角频率=H,由于摩擦系数很小,在此忽略摩擦力。则可得(式的解为:将()式代入(3)式,可得处于稳定状态的受迫振动的振幅为:由此可见,对于受迫震动来说,其振幅与加在其上的策动力的最大值成正比。由于任一弹簧-振子系统都有其固定的固有频率,要想使其在外加策动力的作用下达到需要的频率t就应该给它施加频率也为⑴的策动力。
2伺服控制系统作相应处理。同时DSP板还通过串行通信接口模块(SCI)与PC机的串口连接,这样可以通过PC机上的控制界面输出命令和参数到DSP板来对电机进行控制;EP引脚用于接收来自光栅尺的正交编码脉冲信号,它是以DSP的通用定时器T2作为时基的,可以对输入的脉冲进行加或减记数,而记数的加减取决于光栅尺的移动方向,如果朝一个方向为加记数,则另一个方向则为减记数。隔离电路主要用于将DSP板和驱动部分通过光电耦合器隔离起来,防止驱动部分对控制部分的干扰和高电压进入控制板而导致DSP板的损坏。
2.2控制策略在电机的运动控制中,主要实现2种操作:精确定位(点动)和往复运动。其中精确定位是以PID算法来实现,由(1)式可知,位移x由电磁力BLi推动动子运动而产生,而BL为常数,所以也就是由流过电机绕组线圈的电流决定。以给定位移s和实际位移x的差值作为PID算法的输入,经控制板(此处为DSP板)处理后由DA口输出一定电压经隔离电路处理后输入功率放大器,功率放大器自身带有电流环,它接收到从DSP板的DA口输出的电压后输出一定电流来驱动电机运动,直到运动到指定的位置(在给定的误差范围之内)DA口只能输出正向电压,经隔离电路后变为双极性电压,且满足关系为:U=2.5?2Vda淇中U为驱动器经隔离电路后的输出电压,Vda为DA口输出电压)。这就是实现电机精确定位运动的控制方案。
为实现电机一定频率的往复运动,并达到给定的振幅,可以先在电机绕组线圈中通以一成余弦变化的电流,其频率即为要求电机运动达到的频率。则由上面的分析可知电机的电磁力也是成余弦变化的,即加在电机上的策动力的频率为要求电机运动达到的频率。因而电机的动子做受迫振动,其振动频率为所要求的频率。为使动子运动在某一位置的一侧(经常是零位),应在零位电压上叠加一取值均为正或负的包含正弦分量的电压。在这里电机的接线是当电压减小时,电机轴往外运动,大时往里运动。设A电机在零位时的DA口输出电压为V*,则当要电机往外运动时需在DA口输出电压为:度口是12位的,可输出值的变化范围为0~4095(对应于0~5V),因此还应满足0 高精铝板带项目由汉江集团公司新建的高精铝板带项目,拟建地点初步选定在武汉汉阳经济技术开发区,投资总额达到114 000万元。生产规模为年产8万吨高精铝板带,采用进口单机架双卷取热轧机供坯和进口冷轧机精轧。主要产品为1XXX、3XXX、5XX X系列0.10~3.0mm的铝板带材。主要有熔铝炉、保温炉、铸造机、在线式铝熔炼净化装置、铸锭铣削机、加热炉,热粗轧+4机架热连轧机等关键设备。根据市场需求,计划年产散热器复合箔0. 5万吨、建筑装饰板2.5万吨、印刷用PS版基板1.5万吨、双零铝箔坯料2. 5万吨,其它板带材1万吨。