基于labview平台和PID模拟控制器实现双电机同步控
栏目:企业动态 发布时间:2020-08-17 16:24
颤振试飞本来是飞机试飞结果眷注的课题,由于它直接影响航行安详。正在颤振试飞实践中,颤振引发编制是颤振试飞的紧急配置之一。 直流伺服编制行动驱动单位,是颤振引发及阐明...

  颤振试飞本来是飞机试飞结果眷注的课题,由于它直接影响航行安详。正在颤振试飞实践中,颤振引发编制是颤振试飞的紧急配置之一。

  直流伺服编制行动驱动单位,是颤振引发及阐明编制研制中本事难度和危急较大的一环,涉及到同步掌握、小型特种永磁无刷直流伺服电机本事等一系列题目。本文以LabVIEW7软件为斥地平台,应用LabVIEW 巨大的数据采撷成效及其PID和Fuzzy logic两个用具箱为该伺服编制安排一个基于虚拟仪器的掌握器,结束双电机的同步掌握。

  统统颤振引发器的直流伺服编制道理框图如图1。该直流伺服编制重要完成双电机的同步掌握,包罗及时处所同步、速率同步、差动同步以及速率随从等成效,采用双闭环掌握。外环是处所闭环,愚弄NI公司的数据采撷卡PCI6221的计数器与光电编码器相连结检测电机转子的处所,引入处所闭环既能够较便利的采用优秀掌握算法又能够将处所差通过同步掌握算法变成掌握信号以确保同步精度;内环是速率闭环,通过Mc33039芯片检测转子速率,引入速率闭环来普及直流伺服编制的相应速率,同时能够大大衰弱编制参数变更的晦气影响,贬抑摩擦和间隙等非线性的不良功用,具有较高的抗滋扰本能。

  掌握器行动伺服编制的主题,未来自各传感器的检测音讯和外部输入号令实行凑集、阐明和加工,依照必然的次第给出相应的指令,从而掌握统统编制井然有序地运转,因此无疑对统统编制本能的优劣起着异常紧急的功用。

  PID掌握算法是一种工业掌握中寻常行使的掌握政策,古板的PID掌握用具有道理纯粹,安排简单,易于调治,稳态本能好等益处,对具有线性、有确定模子的编制易于整定到最佳掌握成果。但本文的颤振引发编制的同步伺服编制是两台无刷直流电机,均为PWM调速,速率巨细与调速电压之间的联系昭着短长线性的。为此,开始正在分歧的调速电压下做洪量的试验,来测定转速,然后通过调速电压、速率数据创办一个根本的数学模子;其次将两道处所信号的差值变成的掌握信号送入掌握算法;结果正在古板PID掌握器的根本上行使吞吐聚合外面,安排一个基于纯粹模子的吞吐PID掌握器,能便利的完成参数的正在线自整定,以到达较为理念的掌握成果。

  本同步伺服编制甲、乙两台电机均为无刷直流电机,安排参数根本相仿,电机供电电压为直流15伏,采用PWM调速体例。正在平常供电境况下,PWM端输入电压信号大于1.4伏,电机先河转动,跟着调速电压信号的加大,电机转速先河加疾,然而很昭着转速和调速电压之间不是线性联系。为此开始测定转速和调速电压之间的联系,然后将其分段线性化,使电机转速正在较窄的范畴内和调速电压创办近似线性联系,遵照实践数据对待甲、乙两组电机区别算出正在转速(r/s)分歧的境况,调速电压(V)与转速之间的近似线性联系如下:

  愚弄这组近似联系,能够确定正在固定转速境况下甲、乙两台电机的电压设定值,然后愚弄数据采撷卡PCI6221的计数器,通过LabVIEW编程采撷光电编码器脉冲个数(电机每转爆发1024个方波脉冲),能够算出此时电机的准确转速,将此转速通过上述近似联系式能够求得对应的实践调速电压值,结果将设定电压值与实践电压值之差实行PID医治。因为电机转速正在分歧的阶段所对应的比例增益系数、积分增益系数不无别,正在统一个转速阶段的上升阶段与平定阶段所对应的比例增益系数、积分增益系数也不无别。为了到达理念的掌握成果,开始愚弄电机模子及仿可靠验结果,以开头确定比例增益系数、积分增益系数;其次通过实践对照例增益系数、积分增益一向实行调治以确定分歧阶段的相对应的最为适合的比例增益系数、积分增益系数;结果愚弄吞吐聚合外面,创办一个吞吐正派库,完成参数的自整定。

  正在 LabVIEW前面板或掌握面板的tools菜单下面翻开 fuzzy logic controller design子选项就能够便利的安排和编削吞吐掌握器的附属函数、正派库、推理正派等。安排的结果保留正在一个以.fc末了的文献中,以备正在行使次第中移用。Control下面的 Fuzzy controller子次第用于正在次第中完成吞吐掌握算法。Control下面的Load fuzzy controller将.fc末了的文献调入行使次第并将指定文献的PID参数加载到行使次第的吞吐掌握器中。三者慎密相连环环相扣,能便利直观的结束吞吐掌握器的安排、编辑、加载。[page]

  固然仍然创办了开头的模子,并采用吞吐PID实行医治,但为了进一步普及伺服编制的同步性,将两者的处所或速率差,乘以恰当的系数,变成一个细微值。对速率疾者下降电压设定值,对速率慢者普及电压设定值,完成对两台电机的同步掌握。因为正在转速较低的境况下,电机对对电压信号更为敏锐,因此此时系数能够设立的较小,高速时系数能够设立的较大,但两种境况下均不行设的很大,不然会导致电机不服静。

  本同步伺服编制共结束了速率随从、速率同步、处所同步、差动同步四种实践,个中速率随从包罗恒速随从、线性随从、含阶跃信号的线中a、 b、c中白色直线外现设定值,赤色●外现甲电机的实践结果绿色×外现乙电机的实践结果; d、e中白色直线外现实践差值;f中白色直线外现设定值,赤色● 外现实践差值。

  (1)对待输入的数字信号,伺服编制能完成如图3中a、b、c所示波形的及时速率随从。

  (2)或许完成两台电机的及时速率同步运转,闭环掌握,如图3中d所示绝对偏差不累积,相对转速差不累积且能够掌握正在10r/min以内。

  (3)能完成两台电机的及时处所同步运转,闭环掌握,如图3中e所示绝对偏差不累积,相对角度差不累积且能够掌握正在±6°以内。

  (4)或许完成单台电机预先转动给定角度后,另一台电机才先河转动,然后两台电机坚持该恒定相位差同步运转,如图3中f所示,偏差掌握正在±4°。

  愚弄本文提及的分段线性法、吞吐PID掌握外面、以及同步掌握法相连结安排的掌握器能够完成同步伺服编制的掌握请求。愚弄这些措施和外面能够赓续向速率更低或更高的阶段开展,因此即使正在更宽的速率范畴内也能完成对双电机的同步掌握。此外因为本文中掌握器的算法较为杂乱、次第量较大且都是正在操作编制(确切度只可到达毫秒级)的平台上运转,仅奉行周期就迫近10毫秒,因此咱们的医治频率较低为20Hz,倘若能想法普及医治频率,确信掌握成果会有更进一步的改进。

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