[发明专利]一种基于自抗扰的材料追剪控制方法

说明书

本发明涉及一种基于自抗扰的材料追剪控制方法，属于材料追剪控制技术领域。该方法包括：1)计算测量材料位置和速度；2)构建含曲柄滑块结构的追剪同步运动数学模型，从而确定切台伺服电机与切台之间的关系；3)确定切台追剪的五个运行状态；4)确定切台追剪运动的加减速曲线；5)确定运动轨迹规划器；6)确定双闭环外环位置控制算法；7)确定双闭环内环速度自抗扰控制算法。本发明通过在速度环引入自抗扰控制方法，提高了材料切割的精度与稳定性，实现对材料的高精度同步切割。

技术领域

本发明属于材料追剪切割控制技术领域，涉及一种基于自抗扰的材料追剪控制方法。

背景技术

材料切割是智能制造行业的重要组成部分，在涉及到生产材料加工成型的行业中，按照设定尺寸完成高精度高质量的切割一直是极为重要的一道工序，材料的切割效果直接影响了生产成本和生产质量。目前，材料切割方案主要包括：静态切割，动态切割和追剪切割。因材料追剪切割在节能减排方面的巨大潜力和极大提高材料的加工生产效率而得到了快速发展。

材料追剪切割的目标是完成对材料的精确切割，其控制对象是电机，建立准确的材料与追剪机构的运动模型是选择系统控制策略的重要基础和依据，因此将材料追剪切割的位置与电机转动角度关联起来，将材料运行速度与电机旋转速度关联起来，具有重要意义。

材料追剪控制技术会极大地提高材料加工生产效率，降低废品率，减少能源消耗，但若材料追剪控制不合理，不仅会导致能耗加大，还会严重限制材料生产效率。目前市场上现有的材料追剪控制方式比较简单，无法很好的实现同步切割，所以材料追剪系统的发展空间巨大。

目前在对材料追剪控制的研究中，一般会做以下假设：第一，忽略负载转矩扰动等因素对切割效果的影响；第二，忽略负载机械摩擦干扰；第三，忽略电机转动惯量的时变特性等；这就造成所得的同步速度计算结果和实际材料运行速度不一致，参考价值比较有限。提高跟踪与定位精度和提高材料切割精度与稳定性，是材料追剪控制的难点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于自抗扰的材料追剪控制方法，考虑材料运行位置与电机转角之间的相互关系和材料运行速度与电机旋转速度之间的相互关系，通过引入自抗扰双闭环控制方式，来实现对追剪材料的精确定位与同步切割。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于自抗扰的材料追剪控制方法，包括以下步骤：

S1：计算测量材料位置与速度；

S2：根据偏置曲柄滑块机构的运动学模型，确定切台伺服电机与切台之间的关系；

S3：确定切台追剪的五个运行状态，包括切台等待状态、切台加速状态、切台同步状态、切台减速状态和切台返回状态；

S4：根据切台追剪的五个运行状态，确定切台追剪运动的加减速曲线；

S5：根据追剪运动的加减速曲线，结合工艺要求，设计运动轨迹规划器；

S6：确定双闭环外环位置控制算法；

S7：确定双闭环内环速度自抗扰控制算法。

进一步，步骤S1中，计算测量材料位置和速度的表达式为：

v＝n×L

其中，v为材料运行速度，n为测量辊转速，L为测量辊周长，X为材料行进长度，K为单位脉冲材料行进长度，M为脉冲个数，r为测量辊的半径，h为皮带的厚度，X为高速计数器的倍频，P为编码器的每转脉冲数；

当材料运行速度为中高速情况时，测量方法采用M/T法：