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设定值前馈控制与加速度观测模型应用

  • 发表时间:2023-11-06
  • 来源:本站
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最近,在一个项目中,要求有一个工艺是两轴实时同步跟踪。通过学习相关手册知识,并用其指导现场调试,获得满意的结果。特此分享。

项目的基本结构


如上图示。两个电机分别带各自的转鼓运行。其中可移动轴的转鼓是一个当量质量600kg的转鼓;固定的转鼓分别是两个300kg的转鼓,并根据需要可以通过离合器接通或断开。变成300kg质量和600kg质量的两种状态。

可移动转鼓的驱动电机是3AC380V_90kW_8极;

固定转鼓的驱动电机是3AC380V_160kW_8极。

项目要求这两个转鼓可以实现实时的速度同步跟踪。

系统的拓扑结构

01_CU320-2PN

02_MM电机驱动模块_160kW重载_带SMC30编码器模块

03_PM240-2电机驱动模块_90kW重载_SMC30编码器模块

04_SLM_250kW整流回馈单元

因为这个工艺对跟踪的电机速度控制要求比较特殊,所以参数调节确定后,其速度控制只能用于同步跟踪,不能与其它的速度控制共用。因此,同步跟踪工艺,是自己搭了一个速度控制调节器。作为同步跟踪专用。

基本方法如下


如上图示。自建工艺控制分三个部分,其一是PI调节器,其二是被跟踪轴系的转动惯性计算,其三是被跟踪轴系的加速度生成。在其跟踪过程,被跟踪轴的转速实际值作为工艺调节器的设定值,跟踪轴的转速实际值作为工艺调节器的反馈值。被跟踪轴惯性与加速度作为调节器的前馈补偿。由此完成了整个实时同步跟踪控制。

通过trace录波,两个轴互相跟踪,均能按照被跟踪轴的转速轨迹运行。并且完美重合。

90kW电机跟踪160kW电机的波形


由此,满足了项目需求。

采用S120的DCC功能,自己做这个工艺控制并不费劲。本楼问题的关键就是通过牛顿第二定律:

F = ma

M = Jω

即:r333 = r1493 * (2π / 60)* P311 / r345

计算出系统同步跟踪的最大极限加速度。为同步跟踪设置最大加速度限制。

记得有关速度调节的前馈控制讨论,设在给定通道上,是给定的前馈控制。那时没做项目,还真的体会不到。总是在想,这有用吗?

通过这个项目,真正体会到设定值通道的前馈控制有多么重要。如果没有前馈,调到实时的跟踪目标给定值,是困难的。有了这个前馈的观测模型。即可把跟踪轴的速度轨迹锁定在被跟踪轴的转速轨迹上,如果超调了,通过减小前馈强度和提高速度调节器的P参数来配合搞定。

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