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        ITAE最優(yōu)設(shè)計(jì)方法在行車控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

        2011-07-07 08:48:52尚亞銳馬勝毅尹紹清
        制造業(yè)自動(dòng)化 2011年21期
        關(guān)鍵詞:吊鉤重物階躍

        尚亞銳,馬勝毅,尹紹清

        (1.西北工業(yè)大學(xué) 明德學(xué)院,西安 710124;2.西安優(yōu)勢(shì)環(huán)境專業(yè)設(shè)備有限公司,西安 710065)

        1 技術(shù)要求

        某車間行車空間高度10米,水平運(yùn)物距離20米,吊運(yùn)重物升降速度規(guī)定為0.2~2米/分鐘,天車水平運(yùn)行速度規(guī)定為0.2~3米/分鐘。速度根據(jù)情況設(shè)定。動(dòng)態(tài)過(guò)程為:超調(diào)σ%=0,調(diào)節(jié)時(shí)間ts≤2秒,行車上裝有升降電動(dòng)機(jī)一臺(tái),水平電動(dòng)機(jī)一臺(tái),行程兩端設(shè)置有接近開(kāi)關(guān),電動(dòng)機(jī)帶有制動(dòng)器,其運(yùn)行示意圖如圖1所示。

        圖1 天車吊運(yùn)重物示意圖

        2 運(yùn)行過(guò)程

        當(dāng)天車位于左端起始位置x=0,y=0,水平電動(dòng)機(jī)制動(dòng)器工作,行車固定在左端不動(dòng),升降電動(dòng)機(jī)制動(dòng)器工作吊鉤不動(dòng)。當(dāng)接通升降電動(dòng)機(jī)電樞電壓Ury+,制動(dòng)器松開(kāi),電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)(設(shè)為逆時(shí)針?lè)较颍?,勻速放下吊鉤,直到接近開(kāi)關(guān)K5接通,電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn),制動(dòng)器工作,在30秒內(nèi)掛上重物,然后自動(dòng)接通電動(dòng)機(jī)電樞電壓Ury-,制動(dòng)器松開(kāi),電動(dòng)機(jī)順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)將重物升至x=0處,接近開(kāi)關(guān)K3接通,斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)電樞電壓Ury-,制動(dòng)器工作,電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn),重物位于左上方。此時(shí)自動(dòng)給水平電動(dòng)機(jī)加電壓Urx+,制動(dòng)器松開(kāi),水平電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)天車載著重物勻速向右運(yùn)動(dòng),直到最右端接近開(kāi)關(guān)K2接通,電動(dòng)機(jī)停止。小車固定在x=xmax位置,接著給升降電動(dòng)機(jī)接通電源Ury+,電動(dòng)機(jī)勻速將重物下將,直到K6接通,電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)等待30秒,將重物取下運(yùn)走,然后給升降電動(dòng)機(jī)Ury-,電動(dòng)機(jī)將吊鉤升至y=0處,K4接通,升降電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn),接著自動(dòng)接通水平電動(dòng)機(jī)電源Urx-,使小車向左勻速運(yùn)動(dòng)直到左端停下。

        3 校正裝置設(shè)置

        設(shè)行車水平運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

        圖2 天車水平運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

        求出開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)

        未校正系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為:

        4 仿真計(jì)算的的響應(yīng)特性

        4.1 不加干擾力矩

        當(dāng)行車運(yùn)行時(shí),不加干擾力矩(行車空載)的simulink仿真圖如圖3所示,其單位階躍響應(yīng)曲線如圖4所示。

        圖3 不加干擾力矩的simulink仿真圖

        圖4 不加干擾力矩的單位階躍響應(yīng)圖

        4.2 加干擾力矩

        當(dāng)行車運(yùn)行時(shí),加干擾力矩(行車進(jìn)行運(yùn)物)的simulink仿真圖如圖5所示,其單位階躍響應(yīng)曲線如圖6所示。

        圖5 加干擾力矩的simulink仿真圖

        圖6 加干擾力矩的單位階躍響應(yīng)圖

        5 結(jié)論

        從圖4和圖6可以看出,行車運(yùn)物系統(tǒng)通過(guò)ITAE最優(yōu)傳遞函數(shù)方法設(shè)計(jì)后,行車的運(yùn)行不受運(yùn)載物體的形狀、大小、重量的影響,達(dá)到預(yù)期平穩(wěn)運(yùn)行的效果。

        [1] 胡壽松.自動(dòng)控制原理[M].北京:科學(xué)出版社.2007.

        [2] 陳隆昌,閻志安,劉新正.控制電機(jī)[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社.2000.

        [3] 鐘肇新,彭侃.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社.1994.

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