基于自抗扰的三电机同步控制设计.doc
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基于自抗扰的三电机同步控制设计, 1.84万字我自己原创的毕业论文，仅在本站独家提交，大家放心使用摘要 近年来，多电机同步控制已被越来越广泛地应用于现代化的工业生产中。因此，提高多电机系统的同步控制性能也就变得越来越重要。通过对传统多电机控制方法优缺点的分析，提出了基于自抗扰控制技术的三电机同步控制方案，设计了应用自抗扰...
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基于自抗扰的三电机同步控制设计
1.84万字
我自己原创的毕业论文，仅在本站独家提交，大家放心使用
摘要 近年来，多电机同步控制已被越来越广泛地应用于现代化的工业生产中。因此，提高多电机系统的同步控制性能也就变得越来越重要。通过对传统多电机控制方法优缺点的分析，提出了基于自抗扰控制技术的三电机同步控制方案，设计了应用自抗扰控制器(ADRC)对由三台交流电机和三台变频器组成的三电机同步系统进行速度和两个张力的解耦控制。采用西门子S7-300 PLC和上位机监控组态软件WinCC构建建三电机同步系统实验平台。通过PROFIBUS-DP总线实现PLC与变频器之间的主从站式通讯；使用WinCC在上位机组态过程监控界面，建立WinCC与PLC之间的MPI数据通讯，实现了对三电机系统的远程实时监控。通过实验证明：ADRC与传统PID控制的相比，自抗扰控制技术具有更高的稳态精度和更快的响应速度；对负载扰动的抑制作用更强，使系统具备了更好的鲁棒性。
关键词：多电机，同步控制，自抗扰控制器，速度，张力
Design of three-motor Synchronous Control System Based on Active Disturbances Rejection Control
ABSTRACT In recent years,multi—motor synchronous control system has been widely used in modem industrial production,so improve synchronous control performance of multi-motor frequency control system will become increasingly important.By analyzing the advantages and disadvantages of the traditional multi-motor control method is proposed based on ADRC three-motor synchronous control technology control scheme designed application ADRC for the three AC motor and inverter composed of three three motor synchronous decoupling control system speed and two tension.Siemens S7-300 PLC and Siemens upper computer software WinCC are applied to construct the experimental platform.PROFIBUS-DP network are connected to realize the communication between PLC and transducers.WinCC is applied in establishing monitoring picture of multi-motor system and MPI data communication between WinCC and PLC is established to realize the long-distance intellectualized control for three-motor synchronous system in real-time.The experimental results show:ADRC compared with conventional PID control,disturbance rejection control technology has higher steady-state accuracy and faster response;stronger inhibitory effect of load disturbance, the system has better robustness.
Keywords: Multi-motor, Synchronous control, active disturbances rejection control (ADRC), Speed, Tension
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的目的和意义 1
1.2 多电机同步控制技术的发展概况及趋势 1
1.3 自抗扰控制技术的发展及其应用 3
1.3.1自抗扰控制技术的发展 3
1.3.2自抗扰控制技术的应用 4
第二章 自抗扰控制技术理论基础 5
2.1经典PID控制器的优缺点剖析 5
2.2 ADRC的基本原理 7
2.2.1跟踪微分器(TD) 7
2.2.2扩张状态观测器(ESO) 9
2.2.3非线性状态误差反馈控制律(NLSEF) 11
2.2.4 自抗扰控制器(ADRC) 12
第三章 三电机同步控制系统设计 14
3.1 三电机同步控制系统数学模型 14
3.2 常规PID控制策略 15
3.3 三电机自抗扰控制器(ADRC)设计 16
3.3.1主电机速度ADRC的设计 16
3.3.2 ADRC的优化 17
3.3.3 ADRC的参数整定 19
3.3.4 ADRC的张力设计 20
3.4 三电机自抗扰控制系统设计 20
第四章 三电机同步控制系统的实现 23
4.1 三电机同步控制系统的硬件组成 23
4.2 STEP7程序设计 26
4.2.1 硬件组态 26
4.2.2 结构化程序设计 27
4.3 三电机同步解耦控制系统的通讯实现 32
4.3.1 PROFIBUS-DP通讯 33
4.3.2 工控机与PLC之间的MPI通讯 34
4.3.3 OPC通讯 34
第五章 三电机同步控制系统实验 36
5.1 三电机同步控制系统解耦实验 36
5.1.1 三电机张力恒定速度变化实验 36
5.1.2 三电机速度恒定张力变化实验 38
5.2三电机同步控制系统速度跟踪实验 40
5.3 三电机同步解耦控制系统负载实验 44
第六章 结论与展望 48
6.1 主要结论 49
6.2 展望 49
参考文献 51
致谢 54
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摘要 近年来，多电机同步控制已被越来越广泛地应用于现代化的工业生产中。因此，提高多电机系统的同步控制性能也就变得越来越重要。通过对传统多电机控制方法优缺点的分析，提出了基于自抗扰控制技术的三电机同步控制方案，设计了应用自抗扰控制器(ADRC)对由三台交流电机和三台变频器组成的三电机同步系统进行速度和两个张力的解耦控制。采用西门子S7-300 PLC和上位机监控组态软件WinCC构建建三电机同步系统实验平台。通过PROFIBUS-DP总线实现PLC与变频器之间的主从站式通讯；使用WinCC在上位机组态过程监控界面，建立WinCC与PLC之间的MPI数据通讯，实现了对三电机系统的远程实时监控。通过实验证明：ADRC与传统PID控制的相比，自抗扰控制技术具有更高的稳态精度和更快的响应速度；对负载扰动的抑制作用更强，使系统具备了更好的鲁棒性。
关键词：多电机，同步控制，自抗扰控制器，速度，张力
Design of three-motor Synchronous Control System Based on Active Disturbances Rejection Control
ABSTRACT In recent years,multi—motor synchronous control system has been widely used in modem industrial production,so improve synchronous control performance of multi-motor frequency control system will become increasingly important.By analyzing the advantages and disadvantages of the traditional multi-motor control method is proposed based on ADRC three-motor synchronous control technology control scheme designed application ADRC for the three AC motor and inverter composed of three three motor synchronous decoupling control system speed and two tension.Siemens S7-300 PLC and Siemens upper computer software WinCC are applied to construct the experimental platform.PROFIBUS-DP network are connected to realize the communication between PLC and transducers.WinCC is applied in establishing monitoring picture of multi-motor system and MPI data communication between WinCC and PLC is established to realize the long-distance intellectualized control for three-motor synchronous system in real-time.The experimental results show:ADRC compared with conventional PID control,disturbance rejection control technology has higher steady-state accuracy and faster response;stronger inhibitory effect of load disturbance, the system has better robustness.
Keywords: Multi-motor, Synchronous control, active disturbances rejection control (ADRC), Speed, Tension
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的目的和意义 1
1.2 多电机同步控制技术的发展概况及趋势 1
1.3 自抗扰控制技术的发展及其应用 3
1.3.1自抗扰控制技术的发展 3
1.3.2自抗扰控制技术的应用 4
第二章 自抗扰控制技术理论基础 5
2.1经典PID控制器的优缺点剖析 5
2.2 ADRC的基本原理 7
2.2.1跟踪微分器(TD) 7
2.2.2扩张状态观测器(ESO) 9
2.2.3非线性状态误差反馈控制律(NLSEF) 11
2.2.4 自抗扰控制器(ADRC) 12
第三章 三电机同步控制系统设计 14
3.1 三电机同步控制系统数学模型 14
3.2 常规PID控制策略 15
3.3 三电机自抗扰控制器(ADRC)设计 16
3.3.1主电机速度ADRC的设计 16
3.3.2 ADRC的优化 17
3.3.3 ADRC的参数整定 19
3.3.4 ADRC的张力设计 20
3.4 三电机自抗扰控制系统设计 20
第四章 三电机同步控制系统的实现 23
4.1 三电机同步控制系统的硬件组成 23
4.2 STEP7程序设计 26
4.2.1 硬件组态 26
4.2.2 结构化程序设计 27
4.3 三电机同步解耦控制系统的通讯实现 32
4.3.1 PROFIBUS-DP通讯 33
4.3.2 工控机与PLC之间的MPI通讯 34
4.3.3 OPC通讯 34
第五章 三电机同步控制系统实验 36
5.1 三电机同步控制系统解耦实验 36
5.1.1 三电机张力恒定速度变化实验 36
5.1.2 三电机速度恒定张力变化实验 38
5.2三电机同步控制系统速度跟踪实验 40
5.3 三电机同步解耦控制系统负载实验 44
第六章 结论与展望 48
6.1 主要结论 49
6.2 展望 49
参考文献 51
致谢 54
