數(shù)控機床進給系統(tǒng)仿真設(shè)計(編輯修改稿)
2025-02-12 17:10 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 滯為了平衡這一延滯作用，在給定信號的前向通道中也加入一個時間常數(shù)與之相同的慣性環(huán)節(jié)，它可以讓給定信號與反饋信號經(jīng)過相同的時間延遲，使二者在時間上得到恰當(dāng)?shù)钠ヅ?，給設(shè)計帶來方便。同樣可推得其他環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，通過PMSM的解藕狀態(tài)方程式(2)，建立永磁同步電機的控制框圖，以及結(jié)合機械裝置即可建立整個進給伺服系統(tǒng)框圖，如圖3所示。在圖3中，τv,τi分別為速度環(huán)和電流環(huán)的濾波器時間常數(shù)，α為檢測放大系數(shù)，反電動勢當(dāng)作申流環(huán)的一個干擾輸入處理。該模型表明數(shù)控機床位置伺服系統(tǒng)是一個高階系統(tǒng)，對這個高階系統(tǒng)先用傳統(tǒng)的方法進行分析、設(shè)計整定電流環(huán)和速度環(huán)PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)，然后在MATLAB下面建立系統(tǒng)模型以系統(tǒng)精度性、穩(wěn)定行和快速性為要求確定位置環(huán)的參數(shù)。3 PID控制器的設(shè)計3．1電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器由圖2可知，把電流環(huán)變?yōu)閱挝环答佅到y(tǒng)，并按近似處理方法把電流反饋濾波器SPWM兩個小慣性環(huán)節(jié)合并成一個小慣性環(huán)節(jié)，得到電流環(huán)的簡化系統(tǒng)結(jié)。構(gòu)圖如圖4所示：式中：T∑=τi+τpwm，K1=KcKpwm 此時，未加調(diào)節(jié)器的電流環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：G1s=K1T∑S+11Ls+R=K1T∑S+11/RTsS+1式中：Ts=LR，電機的電氣時間常數(shù)。按控制器工程設(shè)計方法，電流環(huán)控制器設(shè)計為PI調(diào)節(jié)器將電流環(huán)整定為I型系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)為GP=KJτIS+1τIS式中：KI為電流環(huán)控制器比例增益、τI為電流環(huán)積分時間常數(shù)。由于電機電氣時間常數(shù)大于SPWM時間常數(shù)，為了抵消大慣性環(huán)節(jié)對系統(tǒng)的延遲作用，提高電流環(huán)的響應(yīng)速度，令τI=TS，則加控制器后的電流環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)為：GIS=KIKCKPWM/RτIS(T∑S+1)此時，電流環(huán)被調(diào)節(jié)成二階系統(tǒng)，按照二階.. “最佳”系統(tǒng)設(shè)計取：KIKCKPWMRτIT∑=,KI=RτI2KCKPWMT∑3．2速度環(huán)Pl調(diào)節(jié)器在設(shè)計整定速度環(huán)時，電流環(huán)簡化成一個慣性環(huán)節(jié)。由圖2可知，未加PI調(diào)節(jié)器的速度環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)為：GVS=KVKLKCSJτVS+1(τS+1),τ=1KI為了實現(xiàn)速度無靜差，可將速度環(huán)整定為II型系統(tǒng)，因此速度環(huán)也采用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為：GVs=kpTVS+1TVS式中：KP為本環(huán)節(jié)的比例增益、TV為本環(huán)節(jié)的積分時間常數(shù)。此時速度環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)為GVS=KVKLKPKCTVTVS+1S3τV+τ+S2對于典型Ⅱ型系統(tǒng)，綜合考慮動態(tài)跟隨性能指標(biāo)和抗擾性能指標(biāo)，取中頻寬是一種較好的選擇，按最小閉環(huán)幅頻特性峰值準(zhǔn)則得TV=h(τv+τ),kp=KCh(h+1)2h2KVKL(τV+τ)3．3位置環(huán)P調(diào)節(jié)器位置環(huán)增益KP越大，位置跟蹤誤差越小，但是KP增大同時要影響到伺服系統(tǒng)的動態(tài)性能，KP越大，系統(tǒng)的穩(wěn)定性越差。位置環(huán)增益不僅影響伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性、系統(tǒng)剛度，還影響著機械裝置進給速度和穩(wěn)態(tài)誤差，是伺服系統(tǒng)的基本指標(biāo)之一。設(shè)置KP的大小要同時兼顧多方面的要求。本文在確定電流和速度調(diào)節(jié)器的情況下通過MATLAB仿真來確定。 —I控制
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