[发明专利]逆转辊涂布系统多轴交叉耦合定速比控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多电机定速比控制方法，具体地讲，是一种逆转辊涂布系统多轴交叉耦合定速比控制方法。

背景技术

逆转辊涂布技术是最通用的涂布方法，其广泛应用于胶片、造纸、织物处理和复合材料等行业，具有通用性、精确性和较高生产率的特点。由涂布厚度计算公式^[1]可知，逆转辊涂布厚度的变化与涂布辊线速度V_C、计量辊线速度V_M、背辊线速度V_B的变化有直接的关系，即要求各辊必须保持严格的定速比传动关系才能确保涂层厚度均匀，涂布过程的张力恒定，从而保证涂布质量。这需要控制多台电机，即采用多电机独立驱动各辊运行。因此，研究多电机定速比控制有重要的理论意义和实际应用价值。

近年来，许多学者对多电机定速比控制进行了广泛的研究。目前多电机协调同步控制算法主要有两种:非耦合控制算法和耦合控制算法^[2]。对于多电机的协调控制，非耦合控制算法是针对每一轴的控制方式，它的主要思想就是各电机相互独立控制。肖本贤^[3]基于锁相环原理和基准脉冲技术，提出了主从电机定速比跟踪控制策略，设计了鉴频鉴相器，实现了齿轮传动链到电子传动链的转变, 这大大提高了多电机系统的跟踪控制性能和柔性。邓智泉^[4]针对三相异步电动机系统这一多变量、强耦合的控制对象，利用非线性几何理论中的反馈线性化方法,实现双电机系统的精确解耦和全局线性化，从而利用线性控制理论精确进行定速比控制。范俭^[5]对交流电动机传动机械系统定速比控制问题进行了理论和试验研究，提出了定速比跟踪控制的策略和变结构前馈复台控制方法,并用仿真和试验表明，该控制方法具有鲁棒性和快速跟踪性。在传统的耦合控制算法中^[6]，加入从电机对于主电机的反馈，使得不仅从电机可以精确地跟踪主电机，主电机也可以在从电机运行情况发生变化时改变自己的运行以保持与从电机的同步。1980年，密西根大学Koren教授提出了交叉耦合控制(Cross-coupled Control, CCC)思想^[7,8],为提高多轴协同运动精度提供了一个新的途径。耦合控制将多轴之间的运动同步误差作为控制指标，直接实施闭环控制，达到提高多轴协同运动精度的目的。耦合控制是提高多轴系统同步运动精度、改善系统抗干扰能力的有效控制方法，在龙门移动双轴同步驱动控制^[9]、多机器人协调控制^[10]、机器人灵巧手基关节同步控制^[11]等获得成功应用。

发明内容

针对逆转三辊涂布定速比传动的特点，参考同步电机滞环电流控制策略，本发明的目的是提供一种永磁同步电动机传动系统耦合定速比控制的控制方法。

一种逆转辊涂布系统多轴交叉耦合定速比控制方法，其特征是：

计量辊、背压辊及涂布辊之间速差比，可按下面公式计算：

         (1)

i-速比；q-涂布量；q0-基准涂布量；i0-基准速比； 

根据制品要求，在各辊直径相同的情况下，只需调节背压辊与计量辊相对涂布辊的速度即可得到所需涂布量，故对于固定的基材，速比i应保持恒定，从而保证涂布量均匀恒定；

定义定速比精度H：

                 (2)

    i_r-实际速度比，

逆转涂布器的三个辊速精度H设计要求为0.5%，取w_M/w_C=0.8,w_C/w_B=1.25。w_M-计量辊角速度，w_C -涂布辊角速度，w_B –背压辊角速度；

参考模型是一个具有固定结构和恒定参数的理想模型，其状态方程可以描述为

                  (3)

式中Am为参考模型的系数矩阵。

参考模型以各辊角速度w_i为输入，经过定速比控制运算，获得参考模型的输出w_m

                (4)

式中，w_m为参考模型的输出。