基于PMAC的直線電機(jī)高定位增益前饋PID控制算法研究.pdf

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1、基于PMAC的盎綾電機(jī)高定位增益鐒PID剮法研宓術(shù)口陳永剛1,2口劉大勇口閻秋生1．東莞職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東東莞5238082．廣東工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院廣州510006摘要：通過對(duì)PID控制算法的研究，設(shè)計(jì)了一種基于PMAC的直線電機(jī)高定位增益前饋PID控制器。用Matlab的Simulink工具進(jìn)行仿真，結(jié)果表明，該控制器能更好地提高控制系統(tǒng)的快速性和抗擾性要求。關(guān)鍵詞：直線電機(jī)PMAC前饋控制PID中圖分類號(hào)：TM383．4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000—4998(2013)12—0035—03隨著高精、高速自動(dòng)

2、化設(shè)備的發(fā)展，傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電伺服算法，并經(jīng)過PMAC編譯器編譯成匯編語言下載機(jī)滾珠絲杠伺服平臺(tái)由于存在許多缺點(diǎn)，如傳動(dòng)環(huán)節(jié)至PMAC執(zhí)行。多、難維護(hù)、滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大、傳動(dòng)誤差大、扭轉(zhuǎn)剛(2)用戶可以編寫PLC程序進(jìn)行I／O、邏輯和算度低、磨損嚴(yán)重、彈性變形引起爬行、反向死區(qū)引起非法控制線性誤差等一系列缺陷，已不能滿足一些高精、高速設(shè)(3)用戶可以編寫運(yùn)動(dòng)程序，通過在線命令執(zhí)行。備的要求El-3]。而直線電機(jī)平臺(tái)由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，剛性(4)PMAC所有變量對(duì)用戶開放，并提供數(shù)據(jù)采高，響應(yīng)快，能獲得極高的加速度、速度和

3、定位精度，但集函數(shù)庫，可以編寫上位機(jī)程序采集需要的數(shù)據(jù)并進(jìn)由于其特殊結(jié)構(gòu)，直線電機(jī)平臺(tái)比伺服電機(jī)平臺(tái)有更行分析。大的非線性干擾和雙軸耦合性，增大了控制難度。2基于PMAC的高定位增益前饋PID控制器基于上述分析．本文提出了基于PMAC的直線電機(jī)高算法設(shè)計(jì)定位增益前饋PID控制器算法。2．1伺服周期設(shè)定1PMAC運(yùn)動(dòng)控制器在離散控制系統(tǒng)中，伺服控制是以一定周期進(jìn)行PMAC是美國DeltaTau公司推出的開放式多軸閉環(huán)計(jì)算的，伺服周期對(duì)控制性能有較大的影響。更快運(yùn)動(dòng)控制器。它提供運(yùn)動(dòng)控制、離散控制、內(nèi)務(wù)處理、同的伺服周

4、期能提高大部分系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，但也有些主機(jī)交互等數(shù)控的基本功能。PMAC內(nèi)部使用了一片系統(tǒng)在更低的伺服周期下響應(yīng)得更好，這些系統(tǒng)一般MotorolaDSP56001數(shù)字信號(hào)處理芯片，它的速度、分使用低分辨率的編碼器，微分反饋量精度低，過低的微辨率、帶寬等指標(biāo)遠(yuǎn)優(yōu)于一般的控制器。伺服控制包分增益不能提供系統(tǒng)需要的阻尼，過高的微分增益可括PID加Notch和速度、加速度前饋控制．其伺服周期能使系統(tǒng)震蕩、不穩(wěn)定。本系統(tǒng)使用分辨率為0．5m單軸可達(dá)60s，2軸聯(lián)動(dòng)為110s。產(chǎn)品的種類可從的光柵尺，反饋精度已經(jīng)足夠高，因此

5、應(yīng)盡可能地加快2軸聯(lián)動(dòng)到32軸聯(lián)動(dòng)。甚至連接MACRO現(xiàn)場總線的伺服周期，但過短的伺服周期會(huì)影響伺服算法、輔助高速環(huán)網(wǎng)，直接進(jìn)行生產(chǎn)線的聯(lián)動(dòng)控制_6]。與同類產(chǎn)品PLC程序以及PMAC內(nèi)部其它任務(wù)的執(zhí)行。相比，PMAC的特性給系統(tǒng)集成者和最終用戶提供了PMAC默認(rèn)的伺服頻率為2．26kHz。根據(jù)對(duì)更大的柔性。它允許同一控制軟件在三種不同總線PMAC資源使用率的評(píng)估。選定伺服頻率為4．52kHz，(Pc-XT和AT，VME，STD)上運(yùn)行，由此提供了多平臺(tái)伺服周期為O．221ms。的支持特性．并且每軸可以分別配置成不

6、同的伺服類2．2動(dòng)態(tài)增益前饋PID控制器算法實(shí)現(xiàn)型和多種反饋類型。根據(jù)速度、加速度前饋PID原理n]以及動(dòng)態(tài)增益PMAC作為開放式運(yùn)控卡，使用戶可以根據(jù)自己原理【，可得離散前饋PID的框圖如圖1所示。的需求設(shè)計(jì)伺服算法，在開放性方面有以下特點(diǎn)。圖1中，G(s)為電流驅(qū)動(dòng)、直線電機(jī)和負(fù)載的總(1)用戶N-以使用PMAC解釋性語言編寫自己的傳遞函數(shù)，e為跟蹤誤差。與普通速度、加速度前饋PID算法相比，該算法框圖具有以下特點(diǎn)。廣東省部產(chǎn)學(xué)研結(jié)合重點(diǎn)項(xiàng)目(編號(hào)：2OHA09O20O魄61(1)K。值不是固定增益，隨跟蹤誤差

7、e的變化而東莞職業(yè)技術(shù)學(xué)院2012院級(jí)項(xiàng)目(編號(hào)：2012C06)收稿日期：2013年5月變化：機(jī)械制造51卷第592期2013／12實(shí)際算法的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，虛線部分為分增益。這樣做的好處是比例、速度前饋、加速度前饋、上述高定位增益算法。微分增益同時(shí)增大或減小，可以提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能；圖2中，命令位置為PMAC運(yùn)控卡根據(jù)運(yùn)動(dòng)距(3)算法框圖不包含積分項(xiàng)?？紤]到積分會(huì)影響離、加速度和運(yùn)動(dòng)時(shí)間進(jìn)行軌跡規(guī)劃后的每伺服周期系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，對(duì)于、y向直線電機(jī)平臺(tái)的高速定的目標(biāo)位置；K為控制量的放大系數(shù)；KF為驅(qū)動(dòng)電流

8、位意義不大．因此算法中不包括積分項(xiàng)。和音圈電機(jī)的簡化傳遞函數(shù)。電流驅(qū)動(dòng)的功能是將電根據(jù)圖1的算法框圖以及PMAC內(nèi)部計(jì)算系數(shù)，流命令轉(zhuǎn)換為電流，PMAC輸出的電流命令為16位數(shù)可得控制量的計(jì)算式：字量．經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換為-4-IOV的模擬電壓，然后輸入到CMDout(n)=2xK?！罯8×[FE(n)+(K×CV(n)電流驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電流根據(jù)電壓值輸出相應(yīng)大小電流