周麗多電機總線網(wǎng)絡技術與同步解耦控制策略研究精講

1、無憂PPT整理發(fā)布 多電機同步系統(tǒng) 多變頻器驅動多臺感應電機就構成了多電機多變頻器驅動多臺感應電機就構成了多電機 控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)。 無憂PPT整理發(fā)布 多電機同步系統(tǒng)定義：由兩臺及以多電機同步系統(tǒng)定義：由兩臺及以 上的電機同時驅動同一共同負載，上的電機同時驅動同一共同負載， 并且系統(tǒng)中各電機要保持協(xié)調(diào)同步并且系統(tǒng)中各電機要保持協(xié)調(diào)同步 運行。運行。 “共同負載共同負載”可以是多種多樣的，本可以是多種多樣的，本 平臺用一根聚酯織物皮帶形成共同平臺用一根聚酯織物皮帶形成共同 負載。負載。 根據(jù)共同負載的不同，多電機同步根據(jù)共同負載的不同，多電機同步 系統(tǒng)可以應用于各種不同的領域。系統(tǒng)可以應用于

2、各種不同的領域。 無憂PPT整理發(fā)布 多電機系統(tǒng)的典型應用場合：多電機系統(tǒng)的典型應用場合： 無憂PPT整理發(fā)布 實際意義：實際意義：多電機同步控制在工業(yè)生產(chǎn)、 舞臺控制、軍事及航空等領域中得到了廣 泛的應用。在實際生產(chǎn)過程中 ，由于各傳 動軸的驅動特性不匹配、負載的擾動等因 素的影響，使得多電機的同步性能惡化。 因此，多電機同步控制成為研究的熱點。 理論意義：理論意義：從高性能控制的角度來看，多電 機同步系統(tǒng)是一個高階、強耦合、非線性時 變的復雜系統(tǒng)，實際上很難獲得其精確的數(shù) 學模型。因此，基于不依賴多電機的數(shù)學模 型，對多電機的解耦控制成為了多電機同步 控制中的難點。 。 多點接口MPI（M

3、ultipoint Interface）是 一種簡單經(jīng)濟的通信方式，適用于通信速率 要求不高、通信數(shù)據(jù)量不大的場合。多用于 對其編程，連接上位機和少量PLC之間近距 離通訊。 MPI、PROFIBUS通訊結構圖 PROFIBUS是是Process Fieldbus的簡稱，它是的簡稱，它是 1987年由原西德聯(lián)邦科技部集中了年由原西德聯(lián)邦科技部集中了13家公司及家公司及5家家 研究所力量研究所力量ISO/OSI參考模型制定現(xiàn)場總線德國國參考模型制定現(xiàn)場總線德國國 家標家標(PROFIBUS)。2年多努力，完成了制定工作，年多努力，完成了制定工作， 與與1991年年4月月DIN19245中發(fā)表，正

4、式成為德國現(xiàn)場中發(fā)表，正式成為德國現(xiàn)場 總線國家標準。從總線國家標準。從1991年到年到1995年先后批準實施年先后批準實施 Part1Part4，1996年年3月被批準為歐洲標準月被批準為歐洲標準 EN50170 V2，并于，并于2000年成為年成為IEC61158國際現(xiàn)場國際現(xiàn)場 總線標準之一。總線標準之一。 PROFIBUS是目前國際上通用的現(xiàn)場總 線標準之一，是不依賴于生產(chǎn)廠家的、開 放式的現(xiàn)場總線，各種各樣的自動化設備 均可以通過同樣的接口交換信息。 PROFIBUS用于分布式I/O設備、傳動裝 置、PLC和基于PC的自動化系統(tǒng). 90年代初，年代初，PROFIBUS由西門子引入中由

5、西門子引入中 國，開始被國內(nèi)所接受。到中德兩國政府有國，開始被國內(nèi)所接受。到中德兩國政府有 關部門支持及西門子大力推廣，關部門支持及西門子大力推廣，PROFIBUS 中國發(fā)展勢頭良好，目前，中國發(fā)展勢頭良好，目前，PROFIBUS我國我國 已擁有眾多用戶，如上海揚樹蒲電廠、西安已擁有眾多用戶，如上海揚樹蒲電廠、西安 揚森制藥廠、云南玉溪卷煙廠、青島啤酒廠、揚森制藥廠、云南玉溪卷煙廠、青島啤酒廠、 海爾冰箱生產(chǎn)線。海爾冰箱生產(chǎn)線。 lPROFIBUS現(xiàn)場總線通訊協(xié)議包括三個主要部分： l PROFIBUS-DP：主站和從站之間采用輪循的通訊 方式，主要應用于自動化系統(tǒng)中單元級和現(xiàn)場級通 信。 P

6、ROFIBUS-PA：電源和通信數(shù)據(jù)通過總線并行傳 輸，主要用于面向過程自動化系統(tǒng)中單元級和現(xiàn)場 級通訊。 PROFIBUS-FMS：定義了主站和主站之間的通訊 模型，主要用于自動化系統(tǒng)中系統(tǒng)級和車間級的過 程數(shù)據(jù)交換。 無憂PPT整理發(fā)布 無憂PPT整理發(fā)布 。 無憂PPT整理發(fā)布 代表全世界1200 多家會員公司的 PROFIBUS 國際組織推出了基于實時工業(yè)以 太網(wǎng)的PROFINET 自動化解決方案。該技術 為當前的用戶提供了一套完整高性能可伸縮的 升級至工業(yè)以太網(wǎng)平臺的解決方案PROFINET 是一項重大的并具有戰(zhàn)略性的技術創(chuàng)新，它不 僅能為PROFIBUS，而且能為其它現(xiàn)場總線網(wǎng) 絡

7、系統(tǒng)提供以太網(wǎng)移植服務。 無憂PPT整理發(fā)布 采用基于工業(yè)以太網(wǎng)的開放式、跨供 應商標準的 PROFINET，即可從公司管 理層直到現(xiàn)場層實現(xiàn)直接、透明的訪問。 PROFINET 基于現(xiàn)有成熟IT 標準，并 提供對TCP/IP 的全面支持。用戶能夠 毫不費力地與現(xiàn)有系統(tǒng)進行擴展及便捷 集成。 無憂PPT整理發(fā)布 PROFInet 方案覆蓋了分散自動化系統(tǒng)的 所有運行階段。它包含下列主要方面： 高度分散自動化系統(tǒng)的開放對象模型（結構 模型） 基于 Ethernet 的開放的、面向對象的運行 期通信方案（功能單元間的通信關系） 獨立于制造商的工程設計方案（應用開發(fā)） 無憂PPT整理發(fā)布 具有PRO

8、FInet 的工業(yè)通信 無憂PPT整理發(fā)布 PROFIBUS、PROFInet 網(wǎng)絡 紫色為PROFIBUS總線 綠色為PROFINET總線 無憂PPT整理發(fā)布 三、多電機同步解耦策略研究三、多電機同步解耦策略研究 在許多實際多電機同步系統(tǒng)中，要求各臺電機之間 必須協(xié)調(diào)運行，使系統(tǒng)在運行過程中的張力保持在 某個給定值恒定不變，并且張力不受電機速度變化 的影響。為了提高張力控制的性能，就必須實現(xiàn)速 度和張力的解耦控制。 無憂PPT整理發(fā)布 三、多電機同步解耦策略研究三、多電機同步解耦策略研究 兩電機張力控制系統(tǒng)模型兩電機張力控制系統(tǒng)模型 電機1電機2 張力控 制器 速度控 制器 浮輥 1 2 *

9、 f * v f 無憂PPT整理發(fā)布 三、多電機同步解耦策略研究三、多電機同步解耦策略研究 三電機張力控制系統(tǒng)模型三電機張力控制系統(tǒng)模型 無憂PPT整理發(fā)布 三、多電機同步解耦策略研究三、多電機同步解耦策略研究 根據(jù)虎克定律：根據(jù)虎克定律： 1 12 222 2 111 11 1 12 1 1 222 2 111 11 12 ) 11 ( ) 11 ( T F kr n kr nT K F L AV kr n kr nL AE F r p r p r p r p 2 23 333 3 222 22 2 23 2 2 333 3 222 22 23 ) 11 ( ) 11 ( T F kr n

10、kr nT K F L AV kr n kr nL AE F r p r p r p r p 無憂PPT整理發(fā)布 三、多電機同步解耦策略研究三、多電機同步解耦策略研究 無憂PPT整理發(fā)布 三、多電機同步解耦策略研究三、多電機同步解耦策略研究 傳統(tǒng)的兩電機傳統(tǒng)的兩電機PIDPID控制控制 無憂PPT整理發(fā)布 三、多電機同步解耦策略研究三、多電機同步解耦策略研究 經(jīng)典PID控制器的優(yōu)缺點剖析 經(jīng)典PID控制器的原理是基于“用誤差反饋來消除誤差”； 優(yōu)點：結構簡單，易于實現(xiàn)，不需要被控對象的模型 ； 缺點：誤差的取法 、由誤差e 提取微分的辦法 、“加權和” 策略、積分反饋。 但控制器參數(shù)整定困難,

11、 參數(shù)魯棒性較差, 無法同時滿足響應速度快、穩(wěn)態(tài)精度高的要求。 無憂PPT整理發(fā)布 三、多電機同步解耦策略研究三、多電機同步解耦策略研究 近年來國內(nèi)在該方面的研究剛剛起步，國外在該領 域的研究得到迅速發(fā)展，多電機的協(xié)調(diào)控制的主要 方法有： (1) 基于傳統(tǒng)PID 的改進算法 2006 年，天津大學的Che Yanbo 等人使用變增 益智能控制方法實現(xiàn)了纖維熱成型機械多電機同步 系統(tǒng)的恒張力控制。2007 年，上海交通大學的周 燁斐等人采用遞歸平均PID 增量算法實現(xiàn)了四電機 系統(tǒng)粗紗張力控制。 無憂PPT整理發(fā)布 三、多電機同步解耦策略研究三、多電機同步解耦策略研究 (2) 基于模糊控制的算法

12、 2005年，韓國的ByeongMook Chung等人通過 Fuzzy PID算法實現(xiàn)了多臺高速開口機系統(tǒng)的張力 的動態(tài)控制。Chung-Chun Kung等人通過設計自適 應模糊控制器實現(xiàn)收卷機系統(tǒng)的恒張力控制。 無憂PPT整理發(fā)布 三、多電機同步解耦策略研究三、多電機同步解耦策略研究 (3) 神經(jīng)網(wǎng)絡算法 1998年，Luo應用多層神經(jīng)網(wǎng)絡使速度環(huán)和張力環(huán) “隔離”，實現(xiàn)速度和張力的半獨立控制。2005年， 中國東南大學戴先中教授利用神經(jīng)網(wǎng)絡階逆系統(tǒng)控 制方法實現(xiàn)多電機同步系統(tǒng)中速度和張力的解耦控 制。2006 年，北京理工大學的Bo-qun Li 等人通過 對角回歸神經(jīng)網(wǎng)絡實現(xiàn)了活套系

13、統(tǒng)高度和張力的解 耦控制；Zhang Pin 等人提出了模糊神經(jīng)網(wǎng)絡算法 實現(xiàn)了兩輸入兩輸出系統(tǒng)的解耦控制。 無憂PPT整理發(fā)布 三、多電機同步解耦策略研究三、多電機同步解耦策略研究 (4) 其他的一些先進控制方法 2006年，智利的Rodrigo Carrasco等人通過設計 張力估計器實現(xiàn)了兩滾筒卷繞機的張力魯棒控制； 浙江工業(yè)大學的南余榮等人應用遞推最小二乘法 (RLS)在線辨識電機轉速，實現(xiàn)了金屬拉絲設備 收卷機的恒張力控制；燕山大學的楊景明等人通 過基于對角線矩陣解耦的時域解耦控制方法實現(xiàn) 了帶鋼冷連軋機厚度和張力的解耦控制。 無憂PPT整理發(fā)布 三、多電機同步解耦策略研究三、多電機

14、同步解耦策略研究 （1）模糊控制策略 基于基于Profibus-DP現(xiàn)場總線的多電機模糊控制系現(xiàn)場總線的多電機模糊控制系 統(tǒng)統(tǒng) 在分析張力控制模型的基礎上，結合模糊控制原在分析張力控制模型的基礎上，結合模糊控制原 理和一般的模糊控制器設計方法，在張力控制回理和一般的模糊控制器設計方法，在張力控制回 路和速度控制回路分別設計了混合模糊路和速度控制回路分別設計了混合模糊PIDPID控制控制 器。為了最大限度的減小速度回路變化對系統(tǒng)張器。為了最大限度的減小速度回路變化對系統(tǒng)張 力的影響，在速度控制回路和張力控制回路之間力的影響，在速度控制回路和張力控制回路之間 設計了一個模糊邏輯補償解耦器。設計了一

15、個模糊邏輯補償解耦器。 本課題組多電機同步控制策略本課題組多電機同步控制策略 無憂PPT整理發(fā)布 三、多電機同步解耦策略研究三、多電機同步解耦策略研究 本課題組多電機同步控制策略本課題組多電機同步控制策略 模糊 + + + - - - - + + + 模糊 + - 模糊邏輯 解耦補償 + 電機與機械部分硬件 * f * * f 12 GG 125 GG G 234 G G G 42345 GG G G G 1 2 J J PI PI 1 u 2 u 模糊張力控制系統(tǒng)的系統(tǒng)控制原理圖 無憂PPT整理發(fā)布 三、多電機同步解耦策略研究三、多電機同步解耦策略研究 （2）神經(jīng)網(wǎng)絡解耦控制策略 A、基于S

16、7-300多電機神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的研究 本課題組多電機同步控制策略本課題組多電機同步控制策略 依據(jù)同步系統(tǒng)的結構特點和控制要求，結合人工神經(jīng)網(wǎng)絡的非線 性映射、自適應、自學習等能力，提出了一種新的基于神經(jīng)網(wǎng)絡 的兩電機同步系統(tǒng)控制方案，其中神經(jīng)網(wǎng)絡控制器由基于RBF網(wǎng) 絡整定的自適應PID控制器和神經(jīng)元解耦補償器兩部分組成。兩 個自適應PID控制器分別對速度控制回路和張力控制回路進行自 適應控制，使系統(tǒng)具有更強的適應能力、更好的實時性和魯棒性 ；神經(jīng)元解耦補償器綜合兩控制回路的耦合作用，通過訓練網(wǎng)絡 權值，補償各回路之間的耦合影響，實現(xiàn)速度和張力的解耦。 無憂PPT整理發(fā)布 三、多電機同步解耦

17、策略研究三、多電機同步解耦策略研究 本課題組多電機同步控制策略本課題組多電機同步控制策略 神經(jīng)網(wǎng)絡控制結構圖 無憂PPT整理發(fā)布 三、多電機同步解耦策略研究三、多電機同步解耦策略研究 B、基于神經(jīng)網(wǎng)絡階逆系統(tǒng)的多電機解耦控制 本課題組多電機同步控制策略本課題組多電機同步控制策略 首先，使用逆系統(tǒng)方法對此系統(tǒng)進行了可逆性分析， 在理論分析的基礎上，使用神經(jīng)網(wǎng)絡構造了原系統(tǒng)的 階逆系統(tǒng)，給出了構造神經(jīng)網(wǎng)絡階逆系統(tǒng)的具體 方法、步驟、設計原則和注意事項，采用改進的BP 算 法對網(wǎng)絡進行訓練并使之收斂，從而獲得了兩臺交流 電機和變頻器組成的同步調(diào)速系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡階逆 系統(tǒng)，在此基礎上設計了偽線性復合系

18、統(tǒng)的綜合控制 器，并將所設計的神經(jīng)網(wǎng)絡和綜合控制器編制為全數(shù) 控制的控制算法。 無憂PPT整理發(fā)布 三、多電機同步解耦策略研究三、多電機同步解耦策略研究 本課題組多電機同步控制策略本課題組多電機同步控制策略 神經(jīng)網(wǎng)絡逆系統(tǒng)控制結構圖 無憂PPT整理發(fā)布 三、多電機同步解耦策略研究三、多電機同步解耦策略研究 C、兩電機變頻系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡廣義逆解耦控制 本課題組多電機同步控制策略本課題組多電機同步控制策略 第一步，對變頻器工作在矢量控制方式下的兩電機變 頻系統(tǒng)數(shù)學模型進行廣義逆存在性分析，進而導出系 統(tǒng)的廣義逆數(shù)學表達式。然后用BP 神經(jīng)網(wǎng)絡逼近系統(tǒng) 的廣義逆，進一步構造神經(jīng)網(wǎng)絡廣義逆系統(tǒng)串聯(lián)在兩

19、電機系統(tǒng)之前，組成基于廣義逆的偽線性復合系統(tǒng)。 第二步，基于MATLAB7.0，應用S-FUNCITON 構建兩電 機系統(tǒng)的模型，對神經(jīng)網(wǎng)絡廣義逆控制方法進行了仿 真研究。第三步，基于S7-300PLC 控制器組成的試驗 平臺，分別研究了偽線性復合系統(tǒng)的開環(huán)特性和閉環(huán) 特性。 無憂PPT整理發(fā)布 三、多電機同步解耦策略研究三、多電機同步解耦策略研究 本課題組多電機同步控制策略本課題組多電機同步控制策略 神經(jīng)網(wǎng)絡廣義逆閉環(huán)控制系統(tǒng)圖 無憂PPT整理發(fā)布 三、多電機同步解耦策略研究三、多電機同步解耦策略研究 （3）支持向量機逆控制支持向量機逆控制 本課題組多電機同步控制策略本課題組多電機同步控制策

20、略 支持向量機逆控制在兩電機變頻系統(tǒng)中的應用 針對兩電機變頻調(diào)速系統(tǒng)中非線性逆模型辨識困 難的問題，提出基于支持向量機的逆系統(tǒng)控制新方法 。在同步旋轉坐標下，建立兩電機變頻系統(tǒng)的數(shù)學模 型，并進行了可逆性分析。通過支持向量機回歸的方 法來辨識構造原系統(tǒng)階逆系統(tǒng)，將辨識出的逆系統(tǒng)串 接在原系統(tǒng)之前構成偽線性復合系統(tǒng)，再設計附加閉 環(huán)控制器進行控制。 無憂PPT整理發(fā)布 三、多電機同步解耦策略研究三、多電機同步解耦策略研究 本課題組多電機同步控制策略本課題組多電機同步控制策略 基于支持向量機的閉環(huán)控制系統(tǒng)示意圖 無憂PPT整理發(fā)布 三、多電機同步解耦策略研究三、多電機同步解耦策略研究 （4）自抗擾

21、控制策略自抗擾控制策略 本課題組多電機同步控制策略本課題組多電機同步控制策略 應用自抗擾控制技術設計了三個自抗擾控制器分別 控制主動電機速度和相鄰兩電機之間的張力。應用 擴張狀態(tài)觀測器ESO的雙通道補償作用，將三電機 系統(tǒng)中的主電機速度與張力、之間耦合統(tǒng)一視為外 加擾動進行處理從而使得系統(tǒng)被近似線性化和確定 性化同時采用模糊控制器在線對自抗擾控制器參數(shù) 進行修正，以實現(xiàn)自抗擾控制器的參數(shù)自整定, 提高 自抗擾控制器的性能。 簡化了模型結構，減小計算 量，增強了控制算法的實用性。 基于模糊自抗擾控制器的三電機同步控制系統(tǒng) 無憂PPT整理發(fā)布 三、多電機同步解耦策略研究三、多電機同步解耦策略研究

22、本課題組多電機同步控制策略本課題組多電機同步控制策略 模糊自抗擾控制器三電機同步控制 無憂PPT整理發(fā)布 自抗擾控制器（ADRC）算法 基于ADRC控制系統(tǒng)的原理框圖如圖所示，其中點線框 內(nèi)的部分為對應的自抗擾控制器。 ADRC的典型結構包括:擴張狀態(tài)觀測器（ESO）、跟蹤 微分器（TD）、非線性狀態(tài)誤差反饋（NLSEF）和擾動補償 四部分。 三、多電機同步解耦策略研究三、多電機同步解耦策略研究 無憂PPT整理發(fā)布 一階自抗擾控制器（ADRC） 跟蹤-微分器 TDTD 1020 112 22 ,fhfhan vv v r h vvhv vvhfh 1 112010 202 , , ezy zz

23、h zeb u zhfal e 二階擴張狀態(tài)觀測器ESO 三、多電機同步解耦策略研究三、多電機同步解耦策略研究 無憂PPT整理發(fā)布 非線性誤差反饋控制律 NLSEF： 最優(yōu)綜合函數(shù) ： 最速控制綜合函數(shù) ： 111222 012 , , evz evz uk e ep 擾動補償 ： 2 0 0 zt uu b 1 , , , , esign ee fal e e e 0 12 2 0 0 20 12 20 8 ( ), ( , , ) 2 , ( ), , drh dhd yxhx adr y ad xsign yyd fhfhan x x r h a y xyd h rsign aad fh

24、an a rad d 三、多電機同步解耦策略研究三、多電機同步解耦策略研究 無憂PPT整理發(fā)布 一階自抗擾控制器（ADRC）的優(yōu)化 1 112010 202 , , ezy zzh zeb u zhfal e 擴張狀態(tài)觀測器ESO， 001 00 2 0 0 p evz uk e z uu b 誤差反饋， 最終控制量， 三、多電機同步解耦策略研究三、多電機同步解耦策略研究 無憂PPT整理發(fā)布 一階自適應模糊自抗擾控制器 0 v0v 三、多電機同步解耦策略研究三、多電機同步解耦策略研究 無憂PPT整理發(fā)布 四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn)四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn) w硬件系統(tǒng) 無憂PPT整理發(fā)布 變頻器 工控機 PL

25、C和觸摸屏 系統(tǒng)總覽 無憂PPT整理發(fā)布 STEP7程序設計 硬件組態(tài) 在CPU的Object Properties（屬性）對話框中，將Cyclic Interrupt（循環(huán)中斷）選項卡內(nèi)OB35組織塊的循環(huán)中斷時 間設置為100ms，即確定了實驗系統(tǒng)的采樣周期，其他參 數(shù)采用默認值。 四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn)四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn) 無憂PPT整理發(fā)布 STEP7中的程序設計 四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn)四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn) 無憂PPT整理發(fā)布 結構化程序設計 四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn)四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn) 無憂PPT整理發(fā)布 硬 件 組 態(tài) 四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn)四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn) v上位機監(jiān)控畫面設計主畫面 四、控制系統(tǒng)的實

26、現(xiàn)四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn) 狀態(tài)畫面：棒圖對象實現(xiàn)顯示，輸入/輸出域實現(xiàn)對速度和張力的給 定，實際值的顯示。 四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn)四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn) 四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn)四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn) 趨勢畫面 四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn)四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn) 表格畫面：顯示了已歸檔的過程變量的歷史值和當前值 。 報警畫面：用于顯示在WinCC報警記錄編輯器中組態(tài)過的報警項目。 四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn)四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn) l觸摸屏主畫面 四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn)四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn) 四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn)四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn) v過程畫面 四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn)四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn) v狀態(tài)畫面 四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn)四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn) v報警畫面 按三電機同

27、步系統(tǒng)模糊自抗擾控制方案思想，在實驗平臺上 完成實驗。并將模糊自抗擾控制器的控制效果與傳統(tǒng)PID控 制器的控制效果進行比較，來證明模糊自抗擾控制技術的優(yōu) 越性。 實驗設計思路： 解耦實驗：設計各種速度突變和張力突變實驗來驗證 系統(tǒng)的控制效果。 負載實驗：設計速度給定在250 r/min、350 r/min時 的負載實驗；某時刻的負載突變實驗，驗證系統(tǒng)帶載能 力、抗擾動能力。 跟蹤實驗：通過速度跟蹤方波、三角波的實驗，檢驗 系統(tǒng)跟蹤能力。 四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn)四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn) v解耦實驗 020406080100120140 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0

28、5 10 15 20 25 30 35 40 時間(s) 速度(r/min) 張力(kg) 張力F23 張力F12 速度wr1 020406080100120140 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 5 10 15 20 25 30 35 40 張力(kg) 速度(r/min) 時間(s) 張力F23 張力F12 速度wr1 020406080100120140 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 5 10 15 20 25 30 35 40 速度(r/min) 速度wr1 張力F12 張力F23 時間(s) 張力(kg)

29、020406080100120140 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 5 10 15 20 25 30 35 40 時間(s) 速度(r/min) 張力(kg) 張力F23 張力F12 速度wr1 張力(kg) 四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn)四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn) 406080100120140 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 5 10 15 20 25 30 35 40 時間(s) 速度(r/min) 張力(kg) 張力F23 張力F12 速度wr1 406080100120140 0 50 100 150 200 250 300

30、350 400 0 5 10 15 20 25 30 35 40 時間(s) 速度(r/min) 張力F23 張力F12 速度wr1 時間(s) 張力(kg) v負載實驗 406080100120140 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 5 10 15 20 25 30 35 40 時間(s) 速度(r/min) 張力(kg) 張力F23 張力F12 速度wr1 406080100120140 0 50 100 150 200 250 300 350 400 406080100120140 0 5 10 15 20 25 30 35 40 時間(s) 速度(

31、r/min) 張力(kg) 速度wr1 時間(s) 張力(kg) 張力F23 張力F12 四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn)四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn) 020406080100 120 140 160 180 200 220 0 100 200 300 400 500 600 速度(r/min) 時間(s) 實際值 給定值 v速度跟蹤 020406080100120 0 50 100 150 200 250 300 350 400 速度(r/min) 時間(s) 實際值 給定值 020406080100120 0 50 100 150 200 250 300 350 400 速度(r/min) 時間(s) 實際值 給

32、定值 020406080100 120 140 160 180 200 0 100 200 300 400 500 600 (b)模糊自抗擾控制 速度(r/min) 時間(s) 實際值 給定值 四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn)四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn) 05101520 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 5 10 15 20 25 30 35 40 時間(s) 速度(r/min) 張力(kg) 張力F23 張力F12 速度wr1 速度給定250r/min，張力F12給定15kg，張力F23給定10kg恒 定不變時，將系統(tǒng)020s響應曲線放大可得，PID控制系統(tǒng)速度超 調(diào)量為12.

33、35%,調(diào)節(jié)時間為14.6s；而ADRC控制時系統(tǒng)速度的超 調(diào)量為3.27%,調(diào)節(jié)時間為1.1 s。 實驗結果分析 05101520 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 5 10 15 20 25 30 35 40 張力(kg) 速度(r/min) 時間(s) 張力F23 張力F12 速度wr1 四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn)四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn) 7075808590 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 5 10 15 20 25 30 35 40 時間(s) 速度(r/min) 張力(kg) 張力F23 張力F12 速度wr1 速度給定由

34、250r/min350r/min的突加變化時，PID控制系統(tǒng)對 張力的影響較大，張力F12、F23的恢復時間分別為7.4s和7.9s； 而ADRC控制時系統(tǒng)張力F12、F23的恢復時間分別為0.8s和1.0s。 實驗結果分析 7075808590 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 5 10 15 20 25 30 35 40 張力(kg) 速度(r/min) 時間(s) 張力F23 張力F12 速度wr1 四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn)四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn) 速度給定由350r/min 250r/min的突加變化時，PID控制時系統(tǒng) 張力F12、F23的恢復時間分別為6.4s和10.1s；而ADRC控制時系 統(tǒng)張力F12、F23的恢復時間分別為0.6s和0.7s。 實驗結果分析 76788082848688909294 150 200 250 300 350 速度(r/min) 時間(s) 張力(kg) 張力F23 張力F12 速度wr1 6 8 10 12 14 16 18 20 7580859095 150 200 250 300 350 速度(r/min) 時間(s) 張力F23 張力F12 速度wr1 張力(kg) 6 8 10 12 14 16 18 20 四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn)四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn) 解耦實驗：實驗結果表明