CN110750072A - 一种高精度智能化随动控制系统 - Google Patents

一种高精度智能化随动控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110750072A
CN110750072A CN201911020493.4A CN201911020493A CN110750072A CN 110750072 A CN110750072 A CN 110750072A CN 201911020493 A CN201911020493 A CN 201911020493A CN 110750072 A CN110750072 A CN 110750072A
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
axis
control system
follow
processing module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911020493.4A
Other languages
English (en)
Inventor
刘剑
任志强
李盼锋
米小妮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xi'an Aviation Electronics Co Ltd
Original Assignee
Xi'an Aviation Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xi'an Aviation Electronics Co Ltd filed Critical Xi'an Aviation Electronics Co Ltd
Priority to CN201911020493.4A priority Critical patent/CN110750072A/zh
Publication of CN110750072A publication Critical patent/CN110750072A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/05—Programmable logic controllers, e.g. simulating logic interconnections of signals according to ladder diagrams or function charts
    • G05B19/054—Input/output
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/10—Plc systems
    • G05B2219/11—Plc I-O input output
    • G05B2219/1105—I-O

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

本发明属于电子控制技术领域，公开了一种高精度智能化随动控制系统，包括输入模块、前馈参数确定模块、存储模块、处理模块、反馈参数确定模块、输出模块、外接接口模块和状态显示模块；处理模块与输入模块、前馈参数确定模块、存储模块、反馈参数确定模块、输出模块、外接接口模块和状态显示模块连接。本发明通过在随动控制过程中自动调节量化因子和比例因子的方式实现论域的伸缩，简化了控制系统的设计，提高了实时性。基于给定输入信号是预先未知且随时间变化的，并且系统的输出量随输入量的变化而变化，通过随动系统的调节克服因外界环境带来的不稳定变化因素的干扰，提高私服系统的稳定性。

Description

一种高精度智能化随动控制系统
技术领域
本发明属于电子控制技术领域，尤其涉及一种高精度智能化随动控制系统。
背景技术
伺服随动控制系统是机电一体化系统中的一项重要技术，随动运动控制系 统能够在跟随运动物体的同时实现精准的轨迹控制，是生产加工过程中的一项 重要技术。
目前，传统的恒值控制系统输入信号为某个常数，由于扰动的出现，将使 被控量产生偏差，恒值系统能根据偏差性质产生控制作用，使被控量以一定精 度恢复回期望值，但控制系统受到外界的干扰影响较大，增加了系统的不稳定 性。而且现有的随动控制系统一般只能对单一的输出参数进行随动控制，灵活 性差。
综上所述，现有技术存在的问题是：
(1)传统的恒值控制系统受外界的影响较大，容易受到干扰，增加了系统 的不稳定性。
(2)现有的随动控制系统一般只能对单一的输出参数进行随动控制，灵活 性差。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种高精度智能化随动控制系统。
本发明是这样实现的，一种高精度智能化随动控制系统包括：
输入模块，与处理模块连接，用于根据系统运行过程中的偏差和偏差变化 率的大小实时调整输入变量；
前馈参数确定模块，用于确定随动控制系统的前馈参数；
存储模块，与处理模块连接，用于通过存储硬盘对系统运行参数及变量模 型进行预先存储；
处理模块，与输入模块、前馈参数确定模块、存储模块连接，用于通过处 理器进行数据处理并对系统中的各个受控器件进行控制；
反馈参数确定模块，用于根据处理模块的输出参数确定随动控制系统稳定 状态下的反馈参数；
输出模块，与处理模块连接，用于接收处理模块的输出参数对驱动装置进 行随动控制；
外接接口模块，与处理模块连接，用于通过接口板与外部器件进行线路连 接；
状态显示模块，与处理模块连接，用于通过状态指示灯对系统的运行状态 进行显示。
进一步，所述处理模块依据设定的参数计算出向伺服驱动器发送的脉冲数， 脉冲数计算公式为：
Figure BDA0002247052910000021
式中：N为脉冲数；L为设定长度；Ns为标准脉冲数，即输送单位长度的 钢带所需要发出的脉冲数；Ie为电子齿轮比；Ls为标准长度；
将当前脉冲数转化为实际长度，显示钢带的实际长度：
Figure BDA0002247052910000022
式中：La为实际长度；Na为实际脉冲数。
进一步，所述输出模块输入变量x的初始模糊论域为E，输出变量y的初 始模糊论域为U，控制过程中输入输出量的论域为：
处理模块的模糊量与物理量关系为：
Figure BDA0002247052910000031
式中Kx为输入变量x的量化因子，Ky为输出变量y的比例因子。
进一步，所述处理模块选择误差e(t)和误差变化率ec(t)作为两个输入，PID 参数的调整量ΔKP、ΔKi、ΔKd作为控制器的3个输出，实现对参数的在线 整定，具体的整定原则为：
(1)当误差e(t)较大时，取较大的Kp值，加快响应速度；取较小的Ki值， 减小超调量；
(2)当误差e(t)中等大时，取较小的Kp以控制超调量；
(3)当误差e(t)较小时，取较大的Kp值和Ki值，提高稳态性能。
本发明的另一目的在于提供一种利用高精度智能化随动控制系统的高精度 智能化随动控制装置，所述高精度智能化随动控制装置设置有：
铝合金支架；
所述铝合金支架上表面通过螺栓固定安装有两个Y轴滑轨，两个Y轴滑轨 的一端分别通过螺栓固定安装有Y轴步进电机，Y轴滑轨的滑块上固定安装有 X轴滑轨，X轴滑轨的一端通过螺栓固定安装有X轴步进电机，X轴滑轨的上 端活动固定有支撑滑块；
所述铝合金支架上安装有PLC控制器、变频器和控制开关，PLC控制器与 变频器、控制开关、Y轴步进电机、X轴步进电机电连接。
进一步，所述Y轴步进电机侧面通过螺栓固定安装有Y轴编码器，Y轴编 码器和Y轴步进电机通过Y轴连接齿轮连接。
进一步，所述X轴步进电机侧面通过螺栓固定安装有X轴编码器，X轴编 码器和X轴步进电机通过X轴连接齿轮连接。
进一步，所述Y轴步进电机通过传动链条与Y轴滑轨表面的滑块连接，X 轴步进电机通过传动链条与X轴滑轨表面的滑块连接。
进一步，所述PLC控制器通过电信号连接有LCD显示屏。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：
本发明通过在随动控制过程中自动调节量化因子和比例因子的方式实现论 域的伸缩，简化了控制系统的设计，提高了实时性。基于给定输入信号是预先 未知且随时间变化的，并且系统的输出量随输入量的变化而变化，通过随动系 统的调节克服因外界环境带来的不稳定变化因素的干扰，提高私服系统的稳定 性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的高精度智能化随动控制系统的结构示意图。
图2是本发明实施例提供的高精度智能化随动控制装置结构示意图；
图3是本发明实施例提供的高精度智能化随动控制系统的连接结构示意图；
图中：1、铝合金支架；2、PLC控制器；3、变频器；4、控制开关；5、Y 轴滑轨；6、Y轴连接齿轮；7、Y轴编码器；8、Y轴步进电机；9、X轴连接齿 轮；10、X轴编码器；11、X轴步进电机；12、X轴滑轨；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例， 对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以 解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供的高精度智能化随动控制系统包括：
输入模块101，与处理模块连接，用于根据系统运行过程中的偏差和偏差变 化率的大小实时调整输入变量；
前馈参数确定模块102，用于确定随动控制系统的前馈参数；
存储模块103，与处理模块连接，用于通过存储硬盘对系统运行参数及变量 模型进行预先存储；
处理模块104，与输入模块、前馈参数确定模块、存储模块连接，用于通过 处理器进行数据处理并对系统中的各个受控器件进行控制；
反馈参数确定模块105，用于根据处理模块的输出参数确定随动控制系统稳 定状态下的反馈参数；
输出模块106，与处理模块连接，用于接收处理模块的输出参数对驱动装置 进行随动控制；
外接接口模块107，与处理模块连接，用于通过接口板与外部器件进行线路 连接；
状态显示模块108，与处理模块连接，用于通过状态指示灯对系统的运行状 态进行显示。
本发明实施例中的处理模块104依据设定的参数计算出向伺服驱动器发送 的脉冲数，脉冲数计算公式为：
Figure BDA0002247052910000051
式中：N为脉冲数；L为设定长度；Ns为标准脉冲数，即输送单位长度的 钢带所需要发出的脉冲数；Ie为电子齿轮比；Ls为标准长度；
将当前脉冲数转化为实际长度，显示钢带的实际长度：
Figure BDA0002247052910000052
式中：La为实际长度；Na为实际脉冲数。
本发明实施例中的输出模块106输入变量x的初始模糊论域为E，输出变 量y的初始模糊论域为U，控制过程中输入输出量的论域为：
Figure BDA0002247052910000053
处理模块的模糊量与物理量关系为：
Figure BDA0002247052910000054
式中Kx为输入变量x的量化因子，Ky为输出变量y的比例因子。
本发明实施例中的处理模块选择误差e(t)和误差变化率ec(t)作为两个输 入，PID参数的调整量ΔKP、ΔKi、ΔKd作为控制器的3个输出，实现对参 数的在线整定，具体的整定原则为：
(1)当误差e(t)较大时，取较大的Kp值，加快响应速度；取较小的Ki值， 减小超调量；
(2)当误差e(t)中等大时，取较小的Kp以控制超调量；
(3)当误差e(t)较小时，取较大的Kp值和Ki值，提高稳态性能。
本发明实施例通过在随动控制过程中自动调节量化因子和比例因子的方式 实现论域的伸缩，简化了控制系统的设计，提高了实时性。基于给定输入信号 是预先未知且随时间变化的，并且系统的输出量随输入量的变化而变化，通过 随动系统的调节克服因外界环境带来的不稳定变化因素的干扰，提高私服系统 的稳定性。
如图3所示，本发明实施例提供的高精度智能化随动控制装置包括：铝合 金支架1、PLC控制器2、变频器3、控制开关4、Y轴滑轨5、Y轴连接齿轮6、 Y轴编码器7、Y轴步进电机8、X轴连接齿轮9、X轴编码器10、X轴步进电 机11、X轴滑轨12。
铝合金支架1上表面通过螺栓固定安装有两个Y轴滑轨5，两个Y轴滑轨 5的一端分别通过螺栓固定安装有Y轴步进电机8，Y轴滑轨5的滑块上固定 安装有X轴滑轨12，X轴滑轨12的一端通过螺栓固定安装有X轴步进电机11， X轴滑轨12的上端活动固定有支撑滑块；铝合金支架上安装有PLC控制器2、 变频器3和控制开关4，PLC控制器2与变频器3、控制开关4、Y轴步进电机 8、X轴步进电机11电连接。
通过PLC控制器对两个Y轴步进电机和X轴步进电机的转动进行控制，可 以对X轴滑轨上端的滑块的位置、速度、方向进行随动控制。
本发明实施例中的Y轴步进电机8侧面通过螺栓固定安装有Y轴编码器7， Y轴编码器7和Y轴步进电机8通过Y轴连接齿轮6连接。通过Y轴编码器对Y轴步进电机进行随动控制，能够有效保证控制精度。
本发明实施例中的X轴步进电机11侧面通过螺栓固定安装有X轴编码器， X轴编码器和X轴步进电机通过X轴连接齿轮连接。通过X轴编码器对X轴步 进电机进行随动控制，能够有效保证控制精度。
本发明实施例中的Y轴步进电机8通过传动链条与Y轴滑轨表面的滑块连 接，X轴步进电机通过传动链条与X轴滑轨表面的滑块连接。通过传动链条将 Y轴步进电机和X轴步进电机与对应的滑块连接，可以对滑块的运动速度和方 向进行控制。
本发明实施例中的PLC控制器2通过电信号连接有LCD显示屏。通过LCD 显示屏可以对电机的运转速度和时间等多项参数进行显示，方便观察。
本发明的工作原理是：本发明通过PLC控制器2对双Y轴滑轨5和X轴滑 轨12进行编程控制，在运行的过程中，与两个滑轨连接安装的Y轴编码器7和 X轴编码器10通过Y轴连接齿轮6和X轴连接齿轮9同步带动运动，使步进电 机转动的角度可以得到反馈，高速计数模块通过编码器采集到的模拟信号反馈 于模拟量输出模块，通过变频器3改变Y轴步进电机8和X轴步进电机11数值 量，每一个脉冲相对发射脉冲的延迟时间与机械转角成正比，PLC控制器2比 较目标回波和延迟脉冲的时间差，并变成距离误差电压，经伺服放大器控制距 离跟踪电机，从而动态的使变频器3调节两个电机的转速。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的 限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变 化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种高精度智能化随动控制系统，其特征在于，所述高精度智能化随动控制系统包括：
输入模块，与处理模块连接，用于根据系统运行过程中的偏差和偏差变化率的大小实时调整输入变量；
前馈参数确定模块，用于确定随动控制系统的前馈参数；
存储模块，与处理模块连接，用于通过存储硬盘对系统运行参数及变量模型进行预先存储；
处理模块，与输入模块、前馈参数确定模块、存储模块连接，用于通过处理器进行数据处理并对系统中的各个受控器件进行控制；
反馈参数确定模块，用于根据处理模块的输出参数确定随动控制系统稳定状态下的反馈参数；
输出模块，与处理模块连接，用于接收处理模块的输出参数对驱动装置进行随动控制；
外接接口模块，与处理模块连接，用于通过接口板与外部器件进行线路连接；
状态显示模块，与处理模块连接，用于通过状态指示灯对系统的运行状态进行显示。
2.如权利要求1所述的高精度智能化随动控制系统，其特征在于，所述处理模块依据设定的参数计算出向伺服驱动器发送的脉冲数，脉冲数计算公式为：
Figure FDA0002247052900000011
式中：N为脉冲数；L为设定长度；Ns为标准脉冲数，即输送单位长度的钢带所需要发出的脉冲数；Ie为电子齿轮比；Ls为标准长度；
将当前脉冲数转化为实际长度，显示钢带的实际长度：
Figure FDA0002247052900000012
式中：La为实际长度；Na为实际脉冲数。
3.如权利要求1所述的高精度智能化随动控制系统，其特征在于，所述输出模块输入变量x的初始模糊论域为E，输出变量y的初始模糊论域为U，控制过程中输入输出量的论域为：
Figure FDA0002247052900000021
处理模块的模糊量与物理量关系为：
Figure FDA0002247052900000022
式中Kx为输入变量x的量化因子，Ky为输出变量y的比例因子。
4.如权利要求1所述的高精度智能化随动控制系统，其特征在于，所述处理模块选择误差e(t)和误差变化率ec(t)作为两个输入，PID参数的调整量ΔKP、ΔKi、ΔKd作为控制器的3个输出，实现对参数的在线整定，具体的整定原则为：
(1)当误差e(t)较大时，取较大的Kp值，加快响应速度；取较小的Ki值，减小超调量；
(2)当误差e(t)中等大时，取较小的Kp以控制超调量；
(3)当误差e(t)较小时，取较大的Kp值和Ki值，提高稳态性能。
5.一种利用权利要求1-4所述的高精度智能化随动控制系统的高精度智能化随动控制装置，其特征在于，所述高精度智能化随动控制装置包括：
铝合金支架；
所述铝合金支架上表面通过螺栓固定安装有两个Y轴滑轨，两个Y轴滑轨的一端分别通过螺栓固定安装有Y轴步进电机，Y轴滑轨的滑块上固定安装有X轴滑轨，X轴滑轨的一端通过螺栓固定安装有X轴步进电机，X轴滑轨的上端活动固定有支撑滑块；
所述铝合金支架上安装有PLC控制器、变频器和控制开关，PLC控制器与变频器、控制开关、Y轴步进电机、X轴步进电机电连接。
6.如权利要求5所述的高精度智能化随动控制系统，其特征在于，所述Y轴步进电机侧面通过螺栓固定安装有Y轴编码器，Y轴编码器和Y轴步进电机通过Y轴连接齿轮连接。
7.如权利要求5所述的高精度智能化随动控制系统，其特征在于，所述X轴步进电机侧面通过螺栓固定安装有X轴编码器，X轴编码器和X轴步进电机通过X轴连接齿轮连接。
8.如权利要求5所述的高精度智能化随动控制系统，其特征在于，所述Y轴步进电机通过传动链条与Y轴滑轨表面的滑块连接，X轴步进电机通过传动链条与X轴滑轨表面的滑块连接。
9.如权利要求5所述的高精度智能化随动控制系统，其特征在于，所述PLC控制器通过电信号连接有LCD显示屏。
CN201911020493.4A 2019-10-25 2019-10-25 一种高精度智能化随动控制系统 Pending CN110750072A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911020493.4A CN110750072A (zh) 2019-10-25 2019-10-25 一种高精度智能化随动控制系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911020493.4A CN110750072A (zh) 2019-10-25 2019-10-25 一种高精度智能化随动控制系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110750072A true CN110750072A (zh) 2020-02-04

Family

ID=69279839

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911020493.4A Pending CN110750072A (zh) 2019-10-25 2019-10-25 一种高精度智能化随动控制系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110750072A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102156436A (zh) * 2011-05-18 2011-08-17 山西飞虹激光科技有限公司 激光切割机多闭环反馈控制系统
CN103034249A (zh) * 2012-12-27 2013-04-10 中国电子科技集团公司第二十六研究所 一种基于模糊决策的双轴光电转台复合控制系统和控制方法
CN103401501A (zh) * 2013-04-15 2013-11-20 湖南大学 一种基于模糊自抗扰控制的pmsm伺服系统控制方法
CN104199362A (zh) * 2014-09-09 2014-12-10 上虞安卡拖车配件有限公司 一种城市轨道列车的实时速度跟踪控制方法及系统
CN106444357A (zh) * 2016-05-17 2017-02-22 长春工业大学 一种变论域模糊pid双液压缸电液伺服同步控制方法
CN206162032U (zh) * 2017-02-23 2017-05-10 河北工业大学 一种基于模糊自适应pid算法的三轴稳定器
KR20180128618A (ko) * 2017-05-24 2018-12-04 한서대학교 산학협력단 퍼지 pid 제어기를 이용한 유도 시스템

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102156436A (zh) * 2011-05-18 2011-08-17 山西飞虹激光科技有限公司 激光切割机多闭环反馈控制系统
CN103034249A (zh) * 2012-12-27 2013-04-10 中国电子科技集团公司第二十六研究所 一种基于模糊决策的双轴光电转台复合控制系统和控制方法
CN103401501A (zh) * 2013-04-15 2013-11-20 湖南大学 一种基于模糊自抗扰控制的pmsm伺服系统控制方法
CN104199362A (zh) * 2014-09-09 2014-12-10 上虞安卡拖车配件有限公司 一种城市轨道列车的实时速度跟踪控制方法及系统
CN106444357A (zh) * 2016-05-17 2017-02-22 长春工业大学 一种变论域模糊pid双液压缸电液伺服同步控制方法
CN206162032U (zh) * 2017-02-23 2017-05-10 河北工业大学 一种基于模糊自适应pid算法的三轴稳定器
KR20180128618A (ko) * 2017-05-24 2018-12-04 한서대학교 산학협력단 퍼지 pid 제어기를 이용한 유도 시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109240156B (zh) 一种针对激光雷达振镜伺服电机的控制系统及方法
CN102553968B (zh) 水箱拉丝机排线机构的位置误差消除方法及装置
CN101422940B (zh) 一种高精度辊距控制系统
CN103753351B (zh) 一种全闭环伺服系统的数控机床反向间隙监测方法
CN1322311A (zh) 位置控制装置
CN209570187U (zh) 一种倾角传感器的标定装置
CN202058007U (zh) 激光切割机多闭环反馈控制系统
CN101841295A (zh) 一种基于定步长速度测量的直线电机运动控制方法
CN102480096B (zh) 可视化智能精密数控压接方法及装置
CN104981749A (zh) 伺服控制装置
CN105929791B (zh) 平面直角坐标运动系统的直接轮廓控制方法
CN101691020A (zh) 一种用于虚拟轴机床刀具运动控制的滑模控制方法
CN101587327B (zh) 工业控制平台上的通用运动控制系统和控制方法
CN110750072A (zh) 一种高精度智能化随动控制系统
CN104889297B (zh) 一种液压式锻压机床的全闭环控制系统及控制方法
CN1146661A (zh) 步进电动机高精度细分方法及其控制系统
EP4015139A1 (en) Connecting rod rotary table and decoupling control method thereof
CN102591383A (zh) 一种电液线位移数字伺服系统及其控制方法
CN102385311B (zh) 电液线速度数字伺服系统的控制方法
AU647427B2 (en) potion control
CN202694193U (zh) 高精度一维自动标定装置
CN202659217U (zh) 石油抽油机平衡块位置的自动调整装置
CN201127964Y (zh) 随动托轮测量控制装置
CN100422355C (zh) 网带式热处理炉的网带速度闭环控制方法
CN102789204A (zh) 经济型数控车床的高速螺纹插补方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200204

RJ01 Rejection of invention patent application after publication