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基于CAN总线的多电机同步控制分析.pdf

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独创性声明本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外,不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包括本人为获得其它学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名 颤拭日 期Ⅻ岁哥硼硝臼学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。如作者和导师同意网上交流,请在下方签名;否则视为不同意。学位论文作者签名签字日期导师签名签字日期东北大学硕士学位论文 第一章绪论第一章绪 论1.1多电机同步控制介绍多电机的同步控制问题在印刷设备、造纸机、垂直升船机、精密加工机床等控制系统中广泛存在。例如,在连续纸胶印机位置控制系统中,要求走纸器和主印滚之间同步跟随【1】;在门型吊车、水闸闸门等系统中,则是要求几台电机的轴严格同步传动;在仿真转台中,采用液压马达同步驱动时,也存在电机同步的问题【2]。在这些系统中多个电机之间同步结果的好坏,直接影响生产效率及产品质量。因此,多电机同步控制~直是人们不懈研究的课题之一,具有非常重要的现实意义。一般说来,在由多台电机传动的生产设备中,往往都会要求各台电机之间保持同步运行关系。所谓同步,就是要求各电机的受控量满足某种线性关系“H膨儿-.一一只,当∥1时,即为通常所说的同步。根据被控量一的不同,可以分为速度角速度同步、位置转角同步等系统。本文研究的对象是多电机转角同步系统。1.2多电机同步控制方式傈持多电机的同步运转通常有两种途径【3】一种是机械传动方式另一种是电方式。采用机械传动方式时,各个运动单元机械传动轴耦合在一起,任一单元运动状态的变化都会通过机械扭矩的作用影响到其它单元的运行,这使得系统具有固有的同步特性,但传动的范围和距离不可能很大。而且由于存在着齿轮的齿隙、轴的磨损等,传动精度和同步性能不佳。与此相反,电方式的多电机的协调传动控制使用范围基本上不受限制,使用方式十分灵活。因而,研究基于电方式的同步控制,有着更为重大的意义。基于电方式的同步控制,又可分为非耦合方式和交叉耦合方式。东北大学硕士学位论文 第一章绪论1.2.1.同步控制的非耦合方式Lorcnz在其文章中对多电机的同步控制方法进行探讨q提出了两种非耦合的同步控制方式,即主令参考同步方式和主从同步方式。l_主令参考同步控制方式在这种控制方式下,系统的各个电机共享同一给定信号,即主令参考信号。其结构示意图如图1 1。在主令参考同步控制系统中,系统的输入信号,即主令参考信号,直接作用到每个单元的电机上,使每个单元获得一致的输入信号。各单元的输入信号不受除了参考信号咀外的任何其它因素的影响,所以任一单元的扰动不会影响任何其它单元的工作状态。如果仅仅是主令参考信号的波动,此时备单元的同步主要依靠各单元对主令信号的一致跟随。但当某一单元发生扰动时,系统的同步就得不到保证。该方式与机械总轴方式相比,失去了各个电机之问的相互耦合环节,因而失出了机械总轴同步方式的固有同步特性。由以上分析可知,当各个单元的跟随性能相似时,在仅仅只有给定参考信号出现变化,而且任何单元电动机都不会受到大的扰动时,该方案能够较好地实现同步功能。但是在任何单元电动机遭遇较大扰动的情况下,会出现失同步现象,从而影¨自系统的正常运行。从而影¨自系统的正常运行。图1.1 多电机主令参考同步控制方式Fig叫e I_lⅣ[aster referencemode ulti-nlotor synchroIlizedmotion contr01.2.东‰塞爿影基羹匙瑶≤ 萎早绪蠹茔耋从囊驯菱幕妻埋冶曼鼋{.;i叠考噔珞黧葡臻墅藉罗雨霉耋i’蠹霭篓藿l薯委i荽妻蘩;; 垂鎏÷ii;*≥囊霉囊i引i目iii兰墓善;; 。 i黾觚耦阗需茬年产工鬣掣耋{听畦埘鲔i}。l÷格的场盒移颤穗酗卧雕躁霸;;臻翟雹蠕星氇臻釜j栏用叼再薹二童年i垂4薹塞毒 l;囊鍪l鬟蓁鬻蛩i爨冀冀娶二;莲昏霪sti 嚣‘一乏主≥一羹二墨 一三王 j 一 一荤j兰要■-■上_一一jj||||||三二iii一二薹薹|霎妻妻参参亳主j≤手毒蓦垂鋈雾摹ij≥;一o。j;; i;÷iii妻誊 冀薹≥oj i____一____0jj。jj________●●●0≮≮o i____0≮≮≮xX≥二芝搴委;ji;摹毳黍≤兰≥萎萋麓j≥薹鋈蔓; 薹毫; 毫蓍一;毫参耄;耋i 一囊~霎‘ i j霪毒i;.;;i毫毒童三每j鼍;一i ji;≤-};oi jjiitjj一呈*一j一≥≥joj。j_二三_iijlj 0霪}死二昕曩孺犁并髂銎j嚣船;建。叠l囊鋈鬟嚣毽羹篓薷荔冀羹蟛氇埋喹捆曜垡_占曙{谲诗篇莩割i£i*垂雾;;l譬蚕;誊£至蠢l鏊;;i薅i;;牛蚕;采ilj孝妻{|;耋;i;釜甜;jjl l蠹.f至i萼;|li聋霎{{;|;;囊ii苎i≤赫蕺j薯』il耋冀;雌就爵航囊;iE丰;剖;篓l r鬓|;;委li;篓;;苦溽赢葡隳疆i臻东纠墓蠢基譬孽埋墨髯 零}}皇韩囊卧篓刍基垂蒌毒建嘉藩笨姑券墓臻往点萌蚕睡意萌霹蔫并歪龠尉级转莱桌送成多电扭同堑歪裂一鸶罂篓坶美箭i;§il。鬻j萋。墓霪曩鬟匿篓萋鎏|||薹节潲隔冀攀;萋妻嚣萎囊鎏攀鎏墒涵;薹圣毒叫妻垂{{i|i;羹i掣{囊i墓孽;i;国i3裂{薹囊辨i誊垂嘲萋i鹾囊萋§鍪 i.±;}鞠盼;≤|霉i番蟊5酸蚓鲢耪j鬻j鐾;烈斟熨它构遣蔷猩猩斋;≤举弃希棒酾菜巯露铧翅强臻l}薹一善;;;i; i|i≥骐糖醵眈li÷s}i赭引湃褥确秣秘礤硅裂醛雕ii猩套}F蠢鹜囊}美i季;}i囊善;篓;翥i驾ii{鲁;萋耋萋}攀强i莲攀薹婆;霉i ;;;i萍H酮稽点稽挺羹鹾属于;耸娑蕃;辇站殂飘冁g§;lli;黜群魏蹭珀嗣蒋勋是微誊辅炎醐专薹耋j驷籽缆辨醣%替妇翕5鬟蒌l iil§l参s鬟羹鬟鹫’;囊萋粪篓慧享; 慈,i蠢;;羹冀~落 萋;害妻;一慧;一霎1 2; 5 1※堰。要a窿i蓊馥猷二挚;~囊l’{i遗蠢薯~囊i6篱i~‘i鞲。鬻~攀l爱m雾笺羞商萋;嚣{萋妻i謇jj鬈篓;~季;;j;;冀j蹙篓i一耋i。窆妻;;一i霪;篝i琴曩一碧§辅鲥辩箍靠静雏目缈舱私鍪f舔堵点餐前征;§j;;i型蟊飘誊囊若∞ii÷i,获得了广泛的应用,其应用范围已不再局限于汽车工业,而向过程控制、纺织机械、机器人、数控机床、医疗器械及传感器等领域发展。cAN协议结构是以ISO的OSI开放系统互连网络为参考模型,使用了其中的物理层、数据链路层和应用层。其信号传输介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤,通信速率最高可达lMi蠢;i§Om,直接传输距离最远可达l∞耐5K蠢主s,挂接设各最多可达ii0个。1993年i i月Is0正式颁布了道路交通运输工具一数据信息交换一高速通讯控靠4器局域网cAN国际标准IS0 11898 cAN高速应用标准,IsO i j519CAN低速应用标准,这为控制器局域网的标准化、规范化铺平了道路。多电机同步控制系
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