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原文传递一种薄膜卷绕机的三轴线速度软同步控制方法

专利名称：	一种薄膜卷绕机的三轴线速度软同步控制方法
摘要：	本发明公开了一种薄膜卷绕机的三轴线速度软同步控制方法，属于多电机同步控制领域。首先建立虚拟主轴力学模型，再通过速度编码器采样第k次时执行该任务时放卷轴、牵引轴、收卷轴角速度和角位移，计算第k次时执行该任务时放卷、牵引、收卷轴驱动力矩，然后计算第k次时执行该任务时虚拟主轴驱动力矩，最后根据虚拟主轴的力学模型计算得到虚拟主轴输出的基准线速度，除以相应的当前卷径后作为放卷轴、牵引轴、收卷轴参考输入角速度，从而实现放卷轴、牵引轴、收卷轴的实际线速度的软同步。本方法在薄膜卷绕机启动、停车、受扰及系统输入线速度突变情况下，能实现更好的放卷轴、牵引轴、收卷轴的实际线速度的同步效果。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	江南大学
发明人：	潘丰;薛烨豪
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-10T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-13T00:00:00+0800
申请号：	CN201910495042.X
公开号：	CN110116928A
代理机构：	大连理工大学专利中心
代理人：	梅洪玉;刘秋彤
分类号：	B65H26/00(2006.01);B;B65;B65H;B65H26
申请人地址：	214122 江苏省无锡市蠡湖大道1800号
主权项：	1.一种薄膜卷绕机的三轴线速度软同步控制方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：建立虚拟主轴力学模型：其中，k为循环次数，为第k次时虚拟主轴输出的基准线速度，为第k次时系统输入线速度，T(k)为第k次时虚拟主轴的驱动力矩，T1(k)、T2(k)、T3(k)分别为第k次时放卷轴、牵引轴、收卷轴的驱动力矩，Jm为虚拟主轴转动惯量，α为单位转换系数，km为主轴刚度系数，bm为主轴衰减系数，ΔT为执行周期；第二步：设定初始值wm1(1)、wm1(2)、wm2(1)、wm2(2)、wm3(1)、wm3(2)、w1(1)、w1(2)、w2(1)、w2(2)、w3(1)、w3(2)、θm1(2)、θm2(2)、θm3(2)、A1(2)、A2(2)、A3(2)、B(2)，其中：为第3次时系统输入线速度，为第1次时虚拟主轴输出的基准线速度，为第2次时虚拟主轴输出的基准线速度； wm1(1)、wm2(1)、wm3(1)分别为第1次时放卷轴、牵引轴、收卷轴的参考输入角速度，wm1(2)、wm2(2)、wm3(2)分别为第2次时放卷轴、牵引轴、收卷轴的参考输入角速度；w1(1)、w2(1)、w3(1)分别为第1次时放卷轴、牵引轴、收卷轴角速度的初值；w1(2)、w2(2)、w3(2)分别为第2次时放卷轴、牵引轴、收卷轴角速度的初值；θm1(2)、θm2(2)、θm3(2)分别为第2次时放卷轴、牵引轴、收卷轴的参考输入角位移； A1(2)、A2(2)、A3(2)分别为第2次时放卷轴、牵引轴、收卷轴的角速度差积分项，B(2)为第2次时虚拟主轴的角速度差积分项；令k＝3；第三步：通过编码器1、编码器2、编码器3分别采样第k次时放卷轴、牵引轴、收卷轴的角速度w1(k)、w2(k)、w3(k)以及角位移θ1(k)、θ2(k)、θ3(k)；第四步：计算第k次时放卷轴、牵引轴、收卷轴的驱动力矩T1(k)、T2(k)、T3(k)，计算公式为：其中：Ai(k)，i＝1,2,3，为第k次时放卷轴、牵引轴、收卷轴的角速度差积分项，ks1、ks2、ks3分别为放卷轴、牵引轴、收卷轴的刚度系数，bs1、bs2、bs3分别为放卷轴、牵引轴、收卷轴的衰减系数，ka为虚拟联结机构阻尼系数，ktr为刚度积分增益，θm1(k-1)、θm2(k-1)、θm3(k-1)分别为第k-1次时放卷轴、牵引轴、收卷轴的参考输入角位移，wm1(k-1)、wm2(k-1)、wm3(k-1)分别为第k-1次时放卷轴、牵引轴、收卷轴的参考输入角速度；第五步：输入第k次时系统输入线速度由虚拟主轴力学模型式(1)计算第k次时虚拟主轴的驱动力矩T(k)，计算公式为：其中，B(k)为第k次时虚拟主轴的线速度差积分项；第六步：由虚拟主轴力学模型式(1)计算出第k次时虚拟主轴输出的基准线速度计算公式为：作为放卷轴、牵引轴、收卷轴线速度的控制参考值，实现放卷轴线速度V1(k)、牵引轴线速度V3(k)、收卷轴线速度V3(k)的软同步；第七步：计算第k次时放卷轴、牵引轴、收卷轴的参考输入角速度wm1(k)、wm2(k)、wm3(k)，计算公式为：其中，R1、R2、R3分别为放卷轴、牵引轴、收卷轴当前卷径，将参考输入角速度wm1(k)、wm2(k)、wm3(k)分别作为放卷轴、牵引轴、收卷轴角速度反馈控制回路的角速度给定信号；放卷轴角速度反馈控制回路由伺服驱动器1、放卷电机、编码器1组成，给定信号为放卷轴参考输入角速度信号wm1(k)，负反馈信号为编码器1采样的第k次时放卷轴的角速度w1(k)，伺服驱动器1工作在速度模式下，接受偏差信号wm1(k)-w1(k)的控制，伺服驱动器1驱动放卷电机带动放卷棍转动得到放卷轴线速度V1(k)；牵引轴角速度反馈控制回路由伺服驱动器2、牵引电机、编码器2组成，给定信号为牵引轴参考输入角速度信号wm2(k)，负反馈信号为编码器2采样的第k次时牵引轴的角速度w2(k)，伺服驱动器2工作在速度模式下，接受偏差信号wm2(k)-w2(k)的控制，伺服驱动器2驱动牵引电机带动牵引棍转动得到牵引轴线速度V2(k)；收卷轴角速度反馈控制回路由伺服驱动器3、收卷电机、编码器3组成，给定信号为收卷轴参考输入角速度信号wm3(k)，负反馈信号为编码器3采样的第k次时收卷轴的角速度w3(k)，伺服驱动器3工作在速度模式下，接受偏差信号wm3(k)-w3(k)的控制，伺服驱动器3驱动收卷电机带动收卷棍转动得到收卷轴线速度V3(k)；放卷轴线速度V1(k)、牵引轴线速度V2(k)、收卷轴线速度V3(k)保持软同步；第八步：计算第k次时放卷轴、牵引轴、收卷轴的参考输入角位移θm1(k)、θm2(k)、θm3(k)，计算公式为：第九步：判断是否结束，是则结束；否则k＝k+1，并跳转至第三步。 2.根据权利要求1所述的一种薄膜卷绕机的三轴线速度软同步控制方法，其特征在于，ΔT＝50ms。
所属类别：	发明专利