本发明专利技术“无卡旋切机进刀速度伺服控制器”涉及一种速度伺服控制系统，该系统应用于无卡旋切机旋切时的进刀速度控制。本发明专利技术的无卡旋切机进刀速度伺服控制器包含无卡旋切机旋切模型计算器，自适应模糊控制器，和电机矢量控制单元。通过分析无卡旋切机的旋切过程给出速度控制期望，然后通过控制器实现该速度期望的伺服控制。本发明专利技术的特点是控制算法先进实用。通过偏差，偏差变化率等闭环反馈输入实现对无卡旋切机旋切过程的精确控制。由于本发明专利技术中采用了自适应模糊控制算法克服了木材旋切时的非线性，无动力学模型等困难。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种交流异步电动机的速度伺服控制系统(进刀速度伺服控制)，本专利技术涉及一种木工机床-无卡旋切机，本伺服控制器应用在无卡旋切机的进刀速度的伺服 控制上。
技术介绍
无卡旋切机以其最小剩余木芯直径小，木材出皮率高等优点在木工领域越来越受 到胶合板厂的欢迎，近年来由于交流调速技术的迅速发展，以及无卡旋切机机械结构的不 断改进，无卡旋切机切削出的单板的均匀度已经能与有卡旋切机相媲美。本专利技术涉及的控 制器应用于无卡旋切机的进刀速度控制。其本质是一个速度随动系统，通过DSP芯片计算 应有的进给速度，做为控制量输入，然后用智能的控制策略，来满足进刀速度要求。由于木 头的切削过程变化非常快，所以每一时刻对进刀速度的要求都不一样，整体趋势是木芯越 细，进给速度越快。 目前市场上的控制器多种多样，所采用的硬件结构也有多种，包括工控机，PLC，单 片机控制板，或者是和交流变频集成在一起。但其控制策略都是开环的，控制器通过D/A，或 者是485通讯接口给变频器速度控制信号，然后变频器控制进给电机的转速。其主要特点 如下 第一，采用开环控制策略。图一是目前控制器所采用的控制策略。开环控制简单 易实现，但效果也不尽人意。在理想的条件下，例如木质非常均匀，没有硬度偏差，机械本身 在不同的工作位置时摩擦阻力均匀无波动，此时开环控制也可以切削出均匀度非常好的单 板，但当有外部干扰时，开环控制的效果便非常差，对负载变化非常敏感。当木头硬度不均 匀时，在硬木质区切削的单板会偏薄，在软木质区切削的单板又会偏厚。还有当木头直径较 大时，整个机器的负载非常大，此时进给阻力矩非常大，也会造成电动机的实际转速与理想 转速偏差过大，单板偏薄严重。目前的控制器普遍有此类问题，部分控制器采用经验补偿的 方法，由于其补偿量没有与实际偏差结合起来，不能灵活的适应不同的工况，所以效果也不 好。 第二，由于木材的切削过程复杂，物理建模比较困难，所以现有控制器的控制初 始环节都基于数值逼近思想。即事先用数值方法或实验的方法模拟木头切削过程中的半 径_进刀速度规律，把数据做成表格存在控制器中，程序运行时根据刀台的位置在数据表 中查找刀台的进刀速度，作为速度控制环节的给定量，这样在源头上就不能保证控制的精 确度。其缺点主要有 1..控制器的存储空间是有限的，所以进刀规律的表格长度受到限制，用有限的离 散的点来逼近原本平滑的物理过程曲线，精度受到限制。要提高精度必然要求增大表格的 数据量，这给制表和计算机存储都带来很多困难。 2.由于缺乏对无卡旋切机工作时物理过程的准确数学描述，其经验或实验得出来 的数据的精确度本身受到实验条件的限制，其准确度很难做到完美无瑕。 3..适用范围窄，由于无卡旋切机进刀时的速度-位移曲线关系是受很多参数影 响的。对于不同的单板厚度E，不同机械结构的旋切机就要建立不同的进刀规律表格，如果 需要加工多种规格的单板，就必须建立多套表格，而且不同机械厂生产的旋切机机械结构 差异很大，驱动棍中心距，驱动棍直径等各不相同，不同的机械结构和不同的厚度都对应不 同的表格，因此这种控制器往往只适应某一家机械厂的某一种机器，对不同机械结构的旋 切机控制器都要重新设计，这样大大降低了控制器的通用性。 第三，硬件结构复杂，目前的控制器大多要用到PLC或单片机的控制板作为变频 器的上位机，中间通过D/A给定环节，或者是485，232的通信接口连接。D/A给定方式由于 模拟量信号的固有特点，抗干扰性很差，而其精度也受到变频器A/D输入环节位数的影响， 而且目前市场上的主流变频器A/D输入都是IO位的，精度不好。通过通讯方式控制变频器 时又要受到不同变频器的通信协议的影响。 如上所述，现有的控制器都没有实现对无卡旋切机旋切过程的精确数学描述，控制策略也不够智能，适用范围比较窄，很多控制器只能适应单一参数的机械产品。更重要的是现有的控制器都不能实现进刀速度的精确控制，影响单板的均匀度。 本专利技术的第一目的是专利技术一种能精确对无卡旋切过程进行数学描述的无卡旋切机进刀速度伺服控制器，其能用解析的方法精确的对无卡旋切机过程进行建模，从源头上保证无卡旋切机进刀速度的精度。 本专利技术的第二目的是专利技术一种参数可调的无卡旋切机伺服控制器，能在修改内置 的关于机械结构的参数后适应市场上所有的无卡旋切机。这里所述的很多机械参数在本发 明的第一 目的中的数学模型中会用到。 本专利技术的第三目的是专利技术一种结构简单，功能完善的无卡旋切机进刀速度伺服控 制器，该伺服控制器硬件结构简单，没有冗余单元，同时集成控制单元与驱动单元。由单片 DSP完成整体控制器和电机矢量控制计算单元的所有计算与控制任务。同时刀台进给驱 动环上的编码器实现多路信号的测量，由单台旋转编码器完成两路速度测量和一路位置测 量，简化了整个系统的硬件结构，用软件计算虚拟多个传感器。进给传动系中只需要安装一 个编码器，按照其在传动系中的位置，向上可以计算出进刀驱动电机的转速，做为电机矢量 控制环节的速度反馈。向下可以计算出进给刀台的前进速度，做为整个速度控制的大闭环 负反馈，将刀台速度积分后是刀台的位移信号。这样虽然只有一个传感器但同时得到了两 路速度信号，和一路位移信号。实现了传感器的最大化利用。 本专利技术的第四目的是专利技术一种采用智能控制策略的无卡旋切机进刀速度伺服控 制器，该控制策略的特点包括第一，采用基于负反馈求偏差和模糊自适应控制律，能精确 的对无卡旋切机的进刀速度进行控制，使其旋切出的单板均匀度更好。第二该控制律有很 强的鲁棒性，在木质软硬不均匀或其圆度不好，机械负载力波动较大时也能保证旋切出的 单板的均匀度。
技术实现思路
为了实现本专利技术的第一个目的，无卡旋切机进刀速度伺服控制器中包括无卡旋 切机旋切模型计算模块。在该模块中控制器对无卡旋切机当前的旋切过程进行实时分析， 给出当前进刀速度的期望。无卡旋切机旋切模型计算模块的物理基础是无卡旋切机旋切过程前后的木料质量守恒和密度守恒，然后结合微积分的知识给出无卡旋切机旋切的解析模 型<formula>formula see original document page 5</formula> <formula>formula see original document page 5</formula> 无卡旋切机旋切模型计算模块对无卡旋切机进刀速度控制的准确度至关重要。本 专利技术中的无卡旋切机旋切模型计算模块准确的对无卡旋切机的旋切过程进行建模，给下面 的速度控制环节一个非常精确的控制目标。 为了实现本专利技术的第二个目的，无卡旋切机进刀速度伺服控制器中包括人机交 互单元，和控制器参数配置单元。人机交互单元实现控制器与操作人员的人机交互，包括控 制指令输入，和配置参数输入。配置参数中包括一组机械结构参数，用于描述伺服控制器所 要控制的无卡旋切机的机械结构。通过配置该组参数，该伺服控制器可以应用于几乎所有 的无卡旋切机而不需要修改其软硬件。人机交互界面可以采用控制器自带的LED按键面 板。也可以采用第三方的人机界面，包括文本显示器和工业触摸屏。采用第三方的人机界 面时，第三方人机界面需要联结到控制器的通讯接口上，通过标准MODB本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于无卡旋切机的进刀速度伺服控制器。用于控制无卡旋切机旋切过程中的进刀速度。伺服控制器的目的是实现旋切单板过程中的速度跟随。所述的进刀速度伺服控制器包括无卡旋切机旋切模型计算器，自适应模糊控制器，和交流异步电动机矢量控制单元。所述的伺服控制器采集两路编码器信号，计算刀台的当前位置坐标，刀台的实际进刀速度，和摩擦棍的实际转速，进行闭环的速度控制。
【技术特征摘要】
一种用于无卡旋切机的进刀速度伺服控制器。用于控制无卡旋切机旋切过程中的进刀速度。伺服控制器的目的是实现旋切单板过程中的速度跟随。所述的进刀速度伺服控制器包括无卡旋切机旋切模型计算器，自适应模糊控制器，和交流异步电动机矢量控制单元。所述的伺服控制器采集两路编码器信号，计算刀台的当前位置坐标，刀台的实际进刀速度，和摩擦棍的实际转速，进行闭环的速度控制。2. 根据权利要求1所述的无卡旋切机进刀速度伺服控制器其特征在于包括无卡旋切 机旋切模型计算器，通过对旋切过程的分析计算精确的对旋切过程进行数学模拟，给出精 确的速度控制期望。所述的无卡旋切机进刀速度伺服控制器的速度控制给定量即来自于此 无卡旋切机旋切模型计算器。3. 根据权利要求1所述的无卡旋切机进刀速度伺服控制器其特征在于包括一个人机 交互单元和控制器参数配置单元。通过人机交互，可以将不同无卡...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭乙宏，张龙，
申请(专利权)人：郭乙宏，张龙，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。