變頻調(diào)速協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計[1]

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1、變頻調(diào)速協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計[1]上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文變頻調(diào)速協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計姓名：周燁斐申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：控制理論與控制工程指導(dǎo)教師：楊煜普20070101上海交通大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文V變頻調(diào)速協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計摘要新型粗紗機(jī)在機(jī)械結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)傳動以及電氣控制方面都有較大的改變，它除去了傳統(tǒng)粗紗機(jī)中的上、下錐輪，差速器，龍筋升降傳動部件和成型機(jī)構(gòu)，機(jī)械結(jié)構(gòu)變得大為簡化。新型粗紗機(jī)采用PLC控制四臺變頻器，分別獨(dú)立驅(qū)動錠翼、羅拉、筒管和龍筋的電機(jī)來實(shí)現(xiàn)高效高質(zhì)紡紗。機(jī)械結(jié)構(gòu)的簡化雖然可以在很多方面提高粗紗機(jī)的性能和

2、穩(wěn)定性，但是羅拉、錠翼、筒管、龍筋四個電機(jī)的同步控制成了整個控制系統(tǒng)設(shè)計的難點(diǎn)，從而粗紗的張力控制也成了最需要解決的問題。如何設(shè)計一個全新的控制系統(tǒng)來代替原先機(jī)械傳動部分，實(shí)現(xiàn)和超越其功能是新型四電機(jī)粗紗機(jī)設(shè)計的關(guān)鍵和核心部分。張力控制的好壞決定著新型粗紗機(jī)能夠開發(fā)成功。針對以上的關(guān)鍵和難點(diǎn)，本文從硬件和軟件系統(tǒng)兩方面來闡述解決方案，并且著重對張力控制系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行詳細(xì)的分析。在硬件系統(tǒng)的設(shè)計方面，本文首先對整個控制系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)做了個簡要說明；在電氣系統(tǒng)方案方面，我們選擇了由工控機(jī)、PLC、矢量變頻基礎(chǔ)傳動、光電傳

3、感器組成的系統(tǒng)，其中，工控機(jī)為綜合監(jiān)控系統(tǒng)，上海交通大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文VI人機(jī)界面采用WINCC來設(shè)置紡織工藝參數(shù)，監(jiān)控整車的運(yùn)行和故障狀態(tài)，它通過MPI網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和PLC進(jìn)行通訊；PLC是實(shí)時控制的核心，獲取粗紗位置光電傳感器的檢測值，并通過PROFIBUS-DP總線和四臺矢量變頻器進(jìn)行通信，讀取矢量變頻器中各電機(jī)的速度，計算出各個電機(jī)的理論速度，然后向矢量變頻器發(fā)送指令，設(shè)置各變頻電機(jī)的速度，從而控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。由于變頻器對整個系統(tǒng)的重要性，本文又對變頻器的選擇以及其與PLC的通訊作了一個詳細(xì)的描述。在硬件結(jié)構(gòu)搭

4、建完畢的基礎(chǔ)上，本文在對控制對象分析后提出了張力控制方案。張力控制方案主要包括兩方面：一、張力軟測量模型。該模型的主要作用就是取代原先機(jī)械錐輪，根據(jù)實(shí)時的徑向線密度調(diào)整卷繞直徑，從而調(diào)整四電機(jī)的速度，改善其同步性。并且該模型具有自學(xué)的功能，使得該模型能夠適應(yīng)多種不同的機(jī)型，從而超越了機(jī)械錐輪的功能，有著更加廣泛的應(yīng)用。二、張力控制算法。該算法建立在軟測量模型的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化過的閉環(huán)控制算法，不斷地調(diào)整徑向線密度，并且使其趨于穩(wěn)定。這兩方面相輔相成，從而使張力控制達(dá)到最優(yōu)化。最后本文對整個軟件系統(tǒng)作了分析，對軟件的主

5、要模塊分開剖析，概述了模塊與模塊之間的關(guān)系，并且對最為復(fù)雜的幾個模塊進(jìn)行仔細(xì)闡述，使得本系統(tǒng)的設(shè)計思路躍然紙上。通過合理的硬件系統(tǒng)，周詳?shù)能浖到y(tǒng)和創(chuàng)新的張力控制方案，新型四電機(jī)粗紗機(jī)在測試階段運(yùn)行良好，為其研發(fā)成功奠定了基礎(chǔ)。上海交通大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文VII關(guān)鍵詞：同步控制，張力控制，變頻器，軟測量模型上海交通大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文VIIIDesignofCoordinatedControlSystemBasedOnFrequencyConversionAbstractThenewtypeofrovingmachi

6、nehasundergoneagreatchangeinmechanicalstructure,systematictransmissionandelectricalcontrol.Iteliminatedtheupanddownconedrums,differentialdevice,railsdriveassemblyandformingdevice,whichsimplifiedthemechanicalarchitecturealot.Inthisdesign,PLCcontrolledfourfrequen

7、cyconverterstoseparatelydrivefourmotorstomakeflyer,roller,bobbinandrailsruninasynchronizedway.Thus,therovingmachinecouldproductrovingofhighqualityefficiently.Althoughsimplificationofmechanicalarchitecturecouldenhancetheperformanceandthestabilityoftherovingmachi

8、neinmanyfields,itbecamedifficulttoexecuteasynchronizedcontroloverthefourmotorsofroller,flyer,bobbinandrailsinthewholedesign,whichalsomadethetensioncontrolofrovebecomethekeyp