[发明专利]一种交流电机的智能控制器

说明书

一、技术领域

本发明属于交流电机同步传动自动控制装置，涉及自适应控制、智能控制等方法。

二、背景技术

印染行业中的设备一般是由多个独立的传动单元和织物所构成，对多单元传动系统进行控制的难点是既要实现动态解耦，又要实现快速跟随协调控制的生产工艺要求。目前对多单元传动系统，一般采用单片机、微型PLC组成同步器和控制开关量。因为只有一组系数，所以无法实现动态解耦和快速跟随协调控制的生产工艺要求。

三、发明内容：

1、专利目的

本发明将模型的控制算法和智能控制算法有机地结合起来，设计出变参数解耦控制的智能控制器。

2、技术解决方案

为实现动态解耦和快速跟随协调控制的生产工艺要求，需要分析退绕单元工作过程、两个相邻单元之间织物的运动过程，以及卷绕工作过程，并根据各个过程的数学模型，进行系统的组态设计。

3、技术效果及优点

本发明在实际工程项目中进行了检验，28个单元的同步状态良好，即在动态和稳态过程中，各个松紧架均处于零位附近，其数值均在±1°范围内，消除了织物张力波动所造成的染疵，取得了较好的经济效益和社会效益。本发明的分析和设计方法也适用于塑料、造纸、胶片、橡胶、金属薄膜等带材和线材加工制造行业。

四、具体实施方式

由于卷绕辊的卷绕半径和转动惯量都是变量，这就导致了卷绕过程的数学模型是时变、非线性数学模型，因此多单元传动系统需要张力闭环控制。张力闭环控制系统是使用张力传感器直接检测织物张力所构成的负反馈控制系统。

通常的张力闭环控制难于满足即响应块又无超调的要求。为了提高张力闭环控制系统的动态性能和稳态性能，需要解决以下三个问题：

1、变比例系数控制：卷绕线速度应与单元27的线速度成比例关系，为此，变频器28的速度设定信号必须与卷径成反比变化，即变比例系数控制。

2、卷径补偿控制：根据卷绕过程的数学模型，卷绕半径的变化是对织物张力内部扰动，为此，采用卷径补偿控制，消除卷径变化对张力的影响。

3、变增益、变积分时间常数控制：为了改善系统的性能，需要根据误差的大小自动改变增益值和积分时间常数，达到响应快、抑制超调和无稳态误差的目的。

为解决上述三个问题，采用了参数自适应、信号自适应、多模态控制和专家控制等先进控制策略。知识库、控制规则集和推理机构均由PLC实现。具体实例是使用BCMP(068)块比较指令，将误差划分为32级，即32个范围，使用2个BCMP(068)指令，当误差落在某个范围内时，相应的位变为ON，自动调出相应的增益值和积分时间常数，共有32级增益和32级积分时间常数可供自动调用，根据误差大小自动改变控制器的参数。智能控制的应用，有效地减轻了张力闭环控制的负担，明显地改善了系统的动态性能和稳态性能。为了保持织物张力恒定，就要保持两相邻单元的线速度差为定值或织物伸长量为定值。为此，需要构成高精度速度跟随控制系统或位置控制系统。利用松紧架构成线速度跟随系统，可分别设定线速度和松紧架位置。为了实现动态过程中的解耦，通过试验和数据拟合，建立的知识库有32×28条规则，保证了在任意车速设定下，动态升速和降速过程中各个单元严格同步，表现为所有的松紧架摆辊均处于零点附近的设定位置。