非線性雙電磁懸浮系統(tǒng)交叉耦合同步控制|加工中心
3. 3非線性雙電磁懸浮系統(tǒng)交叉耦合同步控制3. 3. 1氣隙,、速度雙重交叉耦合同步控制在龍門精工加工系統(tǒng)中無論是針對單電磁懸浮系統(tǒng)的控制還是多電磁懸浮系統(tǒng) 的控制,，其控制目標(biāo)就是為了減小電磁懸浮氣隙的輸出與給定之間的偏差，即電磁懸 浮系統(tǒng)的實際輸出的氣隙與設(shè)定的氣隙之間的偏差,。懸浮氣隙的偏差是導(dǎo)致部件精度 下降的重要原因之一。由多電磁懸浮系統(tǒng)加工出來的部件其精度的高低是由多電磁懸 浮系統(tǒng)協(xié)調(diào)決定的,。如果只是相對獨立的對各個單電磁懸浮系統(tǒng)的誤差進(jìn)行控制而不 考慮其它電磁懸浮氣隙的情況以及整體的運行情況,，那么加工出的部件就會存在很大 的誤差，尤其是在高速的情況下運行,，當(dāng)不同的電磁懸浮系統(tǒng)參數(shù)不一致時會因此導(dǎo) 致兩個系統(tǒng)不同步,，使得加工出來的部件發(fā)生了形變?；诖朔N情況考慮,，一種自然而然的想法就是每一個單電磁懸浮系統(tǒng)的控制器不 僅僅只接收本電磁懸浮系統(tǒng)氣隙偏差量，還需要實時接收其它電磁懸浮系統(tǒng)的氣隙偏 差以使本電磁懸浮氣隙與其它電磁懸浮系統(tǒng)的氣隙協(xié)調(diào)同步,。這就是交叉耦合同步控 制器的設(shè)計理念,。所謂的交叉耦合同步控制,，通常情況下由兩部分構(gòu)成,，第一部分是實時計算懸浮 氣隙誤差的計算模塊,，第二部分則是將所計算得到的控制器輸出量按照設(shè)定的關(guān)系分 別補(bǔ)償?shù)礁鲉坞姶艖腋∠到y(tǒng)的控制器中,。懸浮氣隙分配控制器可以改善各電磁懸浮系 統(tǒng)參數(shù)不匹配以及橫梁移動不協(xié)調(diào)等諸多情況，并對外界的干擾有抑制的作用,。因此, 對多電磁懸浮系統(tǒng)的同步控制通常會考慮采用交叉耦合同步控制方法及其改進(jìn)方法 來對誤差進(jìn)行綜合補(bǔ)償,。其核心原理是通過各獨立電磁懸浮系統(tǒng)反饋回來的懸浮氣 隙，實時計算懸浮氣隙誤差的大小,，通過設(shè)計控制器產(chǎn)生補(bǔ)償誤差的控制信號,，然后 按照設(shè)定的關(guān)系將控制信號分配給各個電磁懸浮系統(tǒng)的控制器上,，從而達(dá)到減小懸浮 氣隙同步誤差和提高獨立系統(tǒng)定位控制精度的目的。從控制理論的角度來說,，交叉耦 合同步誤差補(bǔ)償方法改善系統(tǒng)定位精度的本質(zhì)就是：將開環(huán)的懸浮氣隙控制轉(zhuǎn)化為閉 環(huán)的懸浮氣隙控制,。而閉環(huán)控制相對于開環(huán)控制的優(yōu)點在于降低了穩(wěn)態(tài)誤差和提高了 控制精度[32]。由于機(jī)械連接的緣故系統(tǒng)處于啟動動態(tài)過程以及進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后橫梁一端受到擾動時都會使兩個電磁懸浮系統(tǒng)產(chǎn)生耦合關(guān)系,。穩(wěn)態(tài)情況下受到擾動后其中一個系統(tǒng)的懸浮氣隙就會變大或變小,，同時另外一個電磁懸浮氣隙也會相應(yīng)的發(fā)生改變,，這樣就是 耦合關(guān)系,。當(dāng)橫梁旋轉(zhuǎn)一個很小的角度時可以通過數(shù)學(xué)建模找到兩個電磁懸浮氣隙之 間的耦合關(guān)系。推導(dǎo)出耦合關(guān)系后在利用機(jī)械耦合強(qiáng)迫性的基礎(chǔ)上設(shè)計交叉耦合控制 器來改善雙電磁懸浮系統(tǒng)的同步性能,。為了使龍門橫梁懸浮氣隙能夠穩(wěn)定在給定值,， 采用的是氣隙交叉耦合同步控制方法，一方面可以減小氣隙之間的同步誤差,，另外還 可以降低懸浮系統(tǒng)的阻尼,。如果單獨使用氣隙交叉耦合會使磁懸浮系統(tǒng)過于單調(diào)容易 產(chǎn)生弊端。由于磁懸浮系統(tǒng)速度信號是阻尼的主要來源,，所以又增加了速度交叉耦合 同步控制,。3. 3. 2氣隙穩(wěn)態(tài)誤差計算由上一小節(jié)知為了使龍門橫梁能夠穩(wěn)定地懸浮在給定的高度本系統(tǒng)采用氣隙,、速 度雙重交叉耦合同步控制。獨立系統(tǒng)采用PID控制,。上式證明了速度,、氣隙雙重交叉耦合同步控制器達(dá)到了減小同步誤差的目的。 由式（3.11)可知增大交叉耦合控制量炱可以減小同步,，但如果乾過大會使系統(tǒng)不穩(wěn)定產(chǎn)生震蕩,，因此需要選擇合理的交叉耦合控制量。本文采摘自“精工加工中心龍門磁懸浮系統(tǒng)耦合分析及控制研究”,，因為編輯困難導(dǎo)致有些函數(shù)、表格,、圖片,、內(nèi)容無法顯示，有需要者可以在網(wǎng)絡(luò)中查找相關(guān)文章,！本文由海天精工整理發(fā)表文章均來自網(wǎng)絡(luò)僅供學(xué)習(xí)參考,，轉(zhuǎn)載請注明！