学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于自抗扰控制器的高速卷绕头控制系统的研究与应用

作　者: 王鹏飞
导　师: 张承慧
学　校: 山东大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 卷绕头 恒线速度 交流传动 伺服控制 自抗扰控制器 致密精密卷绕 PCC ACOPOS
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 233次
引　用: 4次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


高速卷绕头是化纤纺织机械中的核心部件,它对自动化控制程度和材料性能要求高,机械加工精度要求严格,卷绕头的价格一般占卷绕设备的一半以上。而国内化纤设备生产厂在开发高速度、高性能的卷绕头上,与卷绕机整机的开发相比,显得投入不足,所以我国不得不长期从德国、日本和瑞士等国家进口,且以德国巴马格、瑞士立达公司、日本村田公司、帝人公司和东丽公司的卷绕头一支独秀,占据国内大部分市场,严重制约了我国化纤产业用丝工业的发展,使得大量的金钱流入国外。目前不少化纤厂家使用的仍然是早期的卷绕头,卷绕速度大都处于中低速范围(2000m/min以下),已不适应当前高速纺丝(3000m/min以上)的要求,而且传统的控制方式对丝的均匀性有一定影响,容易产生毛丝、断丝,对丝的后序加工不利,而且不能满足生产工艺的要求,为此开发技术先进的全自动换筒卷绕头已势在必行。中国纺织机械器材工业协会在技术创新重点方向中,将研制高速卷绕头列在第二位,可见其重要性和紧迫性。 本文根据卷绕工艺和工程实际的要求,重点讨论了卷绕恒线速度控制及其抗干扰性能等核心问题,同时介绍了卷绕防叠控制以及系统的软硬件设计,秉着“理论指导实践,理论与实践相结合”的原则,对自抗扰控制器控制算法进行了大量的理论、仿真和实验研究,并且在上海二纺机股份有限公司的EJQ29X型自动切换高速卷绕头上成功应用。本文主要研究内容如下: (1)在卷绕头交流变频传动及伺服控制的工艺要求和运行环境的基础上,指出了高速卷绕头传动控制系统设计的关键环节。 (2)针对被控对象未知的复杂的非线性系统,研究一种工程上实用的有效控制方法是目前有待解决的问题,本文介绍了韩京清教授提出的自抗扰控制器(ADRC)的特点及其离散算法,并且与非线性PID控制器、PID控制器进行了仿真对比。 (3)以卷绕工艺为基础,采用了先进的致密精密卷绕技术(CPW),大大改善了卷装表面的光滑程度,也大大减少了蛛网丝的出现概率。 (4)以贝加莱可编程计算机控制器(PCC)及多功能控制器(ACOPOS)为平台构成卷绕头控制系统,采用自抗扰控制器,从而为解决卷绕头在高速纺丝过程中的线速度恒定及其系统抗扰问题提供了理论依据和有效手段,在卷绕头运行中取得了令人满意的效果,同时为实现卷绕头高速化提供了一项重要技术。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
1 引言  7-14
  1．1 课题背景及研究意义  7-8
  1．2 系统概况  8-10
  1．3 卷绕头控制系统的关键点  10-12
    1．3．1 卷绕速度控制  11
    1．3．2 动作逻辑控制  11-12
    1．3．3 卷绕防叠控制  12
  1．4 本文主要工作与研究内容  12-14
2 自抗扰控制器  14-30
  2．1 自抗扰控制器的发展  14-15
  2．2 PID控制器  15-16
  2．3 非线性 PID控制器  16-20
    2．3．1 跟踪微分器  17-18
    2．3．2 非线性组合  18-20
  2．4 自抗扰控制器  20-26
    2．4．1 反馈线性化  20-21
    2．4．2 扩张状态观测器ESO  21-23
    2．4．3 自抗扰控制器的结构  23-24
    2．4．4 自抗扰控制器的离散算法  24-25
    2．4．5 自抗扰控制器的参数整定  25-26
  2．5 ADRC与 PID、NLPID仿真比较  26-29
  2．6 本章小结  29-30
3 卷绕头的贝加莱运动控制系统方案  30-41
  3．1 运动控制系统现状  30-31
  3．2 可编程计算机控制器 PCC  31-37
    3．2．1 PCC硬件  31-32
    3．2．2 PCC软件  32-34
    3．2．3 B&R高级编程  34-37
      3．2．3．1 数据模块  34-35
      3．2．3．2 任务调度  35
      3．2．3．3 中断任务和例外任务  35-37
  3．3 多功能控制器 ACOPOS  37-40
    3．3．1 电力传动系统  37-38
    3．3．2 网络通讯——Ethernet Powerlink  38-39
    3．3．3 贝加莱NC概念  39-40
  3．4 本章小结  40-41
4 基于自抗扰控制器的速度控制系统  41-52
  4．1 卷绕运动分析  41-44
    4．1．1 横动运动  41-42
    4．1．2 直接传动卷绕  42-44
  4．2 接触压力调节  44-45
  4．3 卷绕防叠设计  45-48
  4．4 卷绕头速度控制  48-52
5 全文总结  52-53
致谢  53-54
参考文献  54-57
附录1  57-59
附录2  59-60
读研期间发表的论文和参与的科研项目  60-61
学位论文评阅及答辩情况表  61

相似论文

  1. 基于NIOS II的导弹伺服控制器的研制,TP273
  2. 基于μ综合的二自由度控制方法及应用研究,TP273
  3. 基于DSP的直线电机制冷控制器的研制,TM359.4
  4. 管材挤出生产线的控制系统分析与实现,TP273
  5. 60t电弧炉电极升降液压控制系统研究,TF748.41
  6. 车载“动中通”卫星通信地球站伺服控制系统的研究与设计,TN927.21
  7. 某水下航行器舵机液压伺服控制系统研究,U664.41
  8. 新一代多功能光盘循迹伺服控制研究,TP333.4
  9. 横向埋弧自动焊摆动跟踪系统研究,TG409
  10. 通用开关机器人检测平台的研究,TP242
  11. 风力发电中变桨系统的设计与应用,TM315
  12. 容灾地球站天线伺服控制系统的研究与设计,TN820.3
  13. 多层皮革高速裁剪机伺服进给系统多目标优化,TS531
  14. 百吨级阻尼器液压振动试验台及其控制系统的研制,TB534.2
  15. 特种机电传动机构综合性能试验平台传动系统研究,TH132.46
  16. 半导体激光器稳频系统研制及其在原子干涉仪中的应用,TH744.3
  17. 基于ARM9的数控冲床自动送料运动控制系统设计,TG659
  18. PWM整流技术在交流电力机车的应用,TM461
  19. 瓦楞纸板横切机伺服驱动控制器设计与研究,TM921.541
  20. 2D数字阀及电―机械转换器的研究,TH137.52
  21. 基于自抗扰控制技术的AUV运动控制的研究与仿真,TP273

中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统 > 计算机控制、计算机控制系统
© 2012 www.xueweilunwen.com