劉 峰, 張 丹, 熊 磊, 朱清慧, 高世橋

(1. 南陽(yáng)理工學(xué)院 電子與電氣工程學(xué)院，河南 南陽(yáng) 473004;2. 北京理工大學(xué) 爆炸科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081)

基于神經(jīng)元的瓦楞橫切機(jī)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)*

劉 峰1,2, 張 丹1, 熊 磊1, 朱清慧1, 高世橋2

(1. 南陽(yáng)理工學(xué)院 電子與電氣工程學(xué)院，河南 南陽(yáng) 473004;2. 北京理工大學(xué) 爆炸科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081)

對(duì)基于瓦楞橫切機(jī)的交流伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模并進(jìn)行理論分析。為解決瓦楞機(jī)上位機(jī)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)性能差的缺點(diǎn)并提高控制系統(tǒng)的控制精度,系統(tǒng)采用“Windows+RTX”作為瓦楞機(jī)的上位機(jī)軟件運(yùn)行平臺(tái)。DSP作為目標(biāo)嵌入式，利用雙口RAM實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，控制系統(tǒng)采用神經(jīng)元PID的控制算法，使控制系統(tǒng)具有良好的自學(xué)習(xí)能力、響應(yīng)速度快、超調(diào)量小等優(yōu)點(diǎn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，采用此方案，控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度高、切割精度高、性能穩(wěn)定。

交流伺服;神經(jīng)元PID;非線性;實(shí)時(shí)性能

0 引 言

橫切機(jī)是瓦楞紙板生產(chǎn)線終端上的一個(gè)非常重要的設(shè)備。瓦楞紙的品質(zhì)、損耗、優(yōu)良率和生產(chǎn)效率主要受橫切機(jī)性能的影響。橫切機(jī)是瓦楞紙生產(chǎn)線上關(guān)于電氣部分最為復(fù)雜的機(jī)電設(shè)備之一[1]。瓦楞橫切機(jī)的主要功能是對(duì)生產(chǎn)線上連續(xù)滾出的瓦楞紙板實(shí)現(xiàn)定長(zhǎng)動(dòng)態(tài)的剪裁，即剪刀剪切時(shí)，剪刀速度能夠跟隨瓦楞紙板的速度而變化；同時(shí)要求在瓦楞紙滾動(dòng)輸出過程能夠?qū)崟r(shí)實(shí)現(xiàn)定長(zhǎng)控制，也即瓦楞橫切機(jī)要同時(shí)實(shí)現(xiàn)位置和速度的實(shí)時(shí)控制。由于送紙的速度隨時(shí)會(huì)發(fā)生變化，剪切的長(zhǎng)度也是隨時(shí)變化的，因此在位置環(huán)研究神經(jīng)元控制算法，使控制系統(tǒng)具有良好的自學(xué)習(xí)能力，調(diào)節(jié)速度快，便于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。瓦楞橫切機(jī)控制系統(tǒng)在“飛剪”領(lǐng)域?qū)儆谶\(yùn)動(dòng)控制技術(shù)，但是由于控制精度和控制系統(tǒng)的復(fù)雜性，過去一直都是整套從國(guó)外進(jìn)口，價(jià)格昂貴，服務(wù)很不方便。近年，隨著國(guó)內(nèi)包裝業(yè)的迅猛發(fā)展和人民對(duì)生活質(zhì)量品質(zhì)的提高，人們對(duì)瓦楞紙板的品質(zhì)和規(guī)格提出了更高的需求，就要求橫切機(jī)控制系統(tǒng)具有更高的性能指標(biāo)，如切割的精度、速度、范圍、設(shè)備可靠度、操作便利性等。Windows操作系統(tǒng)有漂亮的人機(jī)交互界面和強(qiáng)大的功能,方便開發(fā)人員在Windows操作系統(tǒng)上開發(fā)，因此在Windows平臺(tái)下研究基于橫切機(jī)的交流伺服控制系統(tǒng)具有重大意義。Windows操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能很差是因?yàn)檎{(diào)度規(guī)則是依據(jù)線程時(shí)間片和優(yōu)先級(jí)，因此實(shí)時(shí)性要求比較高的控制系統(tǒng)在Windows環(huán)境下難以處理。Ardence公司推出的實(shí)時(shí)擴(kuò)展子系統(tǒng)(Real-Time Extension,RTX)，硬件抽象層(Hardware Abstraction Layer,HAL)被修改和擴(kuò)充后, 形成一個(gè)和Windows操作系統(tǒng)獨(dú)立并發(fā)運(yùn)行的實(shí)時(shí)子系統(tǒng)。這樣就可以有效解決基于Windows操作系統(tǒng)的控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)性能差的問題[2-4]。

本課題研究的是基于神經(jīng)元的瓦楞橫切機(jī)控制系統(tǒng)，而永磁同步電機(jī)(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)是橫切機(jī)控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，但由于該伺服控制系統(tǒng)是一個(gè)多變量、強(qiáng)耦合、非線性系統(tǒng)，所以為了實(shí)現(xiàn)比較高的剪切精度和實(shí)時(shí)性能,要求控制系統(tǒng)具有響應(yīng)速度快、輸出穩(wěn)定性好,并能夠抑制負(fù)載的擾動(dòng)和系統(tǒng)參數(shù)變化的魯棒性等特點(diǎn)，即要選擇恰當(dāng)?shù)目刂撇呗?。可是傳統(tǒng)的PID只能適應(yīng)精確的數(shù)學(xué)模型，不能用于處理非線性控制系統(tǒng)。此外，計(jì)算機(jī)的處理方法是基于串行的理念，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法基于并行處理能力的設(shè)計(jì)理念，這兩種設(shè)計(jì)理念相互矛盾，所以實(shí)時(shí)性要求比較高的控制系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)上很難保證。因此，使用神經(jīng)元PID作為控制算法[5-8]，設(shè)計(jì)了一個(gè)以DSP為核心的運(yùn)動(dòng)控制卡，以智能功率模塊為主功率開關(guān)器件，采用PCI9054接口卡將計(jì)算機(jī)的信息高速并行處理能力和運(yùn)動(dòng)控制器的運(yùn)動(dòng)控制能力結(jié)合起來[6]，實(shí)現(xiàn)在Window平臺(tái)上對(duì)基于PMSM的交流伺服電機(jī)的控制，同時(shí)憑借實(shí)時(shí)操作子系統(tǒng)RTX，不僅控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性容易保證，而且計(jì)算比較簡(jiǎn)單。

1 瓦楞橫切機(jī)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

瓦楞橫切機(jī)的工作原理如圖1所示。系統(tǒng)工作時(shí)，前道工序送來的紙板從進(jìn)料口開始進(jìn)來并按照箭頭方向運(yùn)動(dòng)，紙板帶動(dòng)進(jìn)紙輥運(yùn)動(dòng)，拖紙輥拖動(dòng)紙板并帶動(dòng)安裝有編碼器的測(cè)量輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，出紙輥上的兩個(gè)剪刀被PMSM驅(qū)動(dòng)用來相對(duì)運(yùn)動(dòng)，剪刀每旋轉(zhuǎn)一周，自動(dòng)切斷紙板一次。橫切機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)上位機(jī)軟件傳送過來的剪切長(zhǎng)度和張數(shù)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)剪切，控制系統(tǒng)還要求剪切的速度和送紙的速度實(shí)現(xiàn)同步。系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)送紙速度和長(zhǎng)度，當(dāng)送紙的長(zhǎng)度接近預(yù)設(shè)長(zhǎng)度時(shí)，出紙輥起動(dòng)，在計(jì)算機(jī)的控制下，上下兩個(gè)剪刀加速運(yùn)動(dòng)，并且保證水平方向的速度和送紙的線速度同步。

圖1 瓦楞橫切機(jī)控制原理圖

1.1PMSM的矢量控制系統(tǒng)

圖2 三相PMSM的矢量圖

矢量控制的基本思想就是通過坐標(biāo)變化，將電機(jī)定子電流轉(zhuǎn)換成產(chǎn)生磁通的直軸分量和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的交軸分量[2]。為了便于對(duì)PMSM進(jìn)行分析和控制，對(duì)PMSM進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。以PMSM轉(zhuǎn)子磁鏈方向?yàn)閐軸，d軸滯后q軸90°建立坐標(biāo)系，即建立為dq坐標(biāo)系。此坐標(biāo)系跟隨電機(jī)轉(zhuǎn)子按照同步速ωr旋轉(zhuǎn)，則在此dq坐標(biāo)下的三相永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2中as為定子a相繞組線，β為永磁體勵(lì)磁磁場(chǎng)軸線(d軸)和定子三相電流合成空間矢量is之間的夾角，又稱轉(zhuǎn)角矩。θ為d軸軸線和a相繞組軸線之間的夾角，可以推出dq坐標(biāo)系下，PMSM電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。

電勢(shì)方程為

式中:Ld、Lq,Id、Iq,ud、uq——電樞等效電感、定子電流、定子電壓在d、q軸上的分量；

Rs——相繞組等效電阻；

ωr——d、q坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)子角頻率；

ψr——d、q坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)子等效磁鏈；

電磁轉(zhuǎn)矩方程：

式中:Te——電磁轉(zhuǎn)矩;

p——磁極對(duì)數(shù);

ψd、ψq——d、q坐標(biāo)系下的等效磁鏈。

1.2PMSM伺服控制器的設(shè)計(jì)

根據(jù)PMSM的矢量控制原理，設(shè)計(jì)一個(gè)電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)的三閉環(huán)控制系統(tǒng)。首先使Id=0，將PMSM的數(shù)學(xué)模型簡(jiǎn)化如下：

將上述模型進(jìn)行拉普拉斯變化，可得三相PMSM的解耦傳遞函數(shù)。圖3為結(jié)構(gòu)框圖，其中令Kt=pψr。PMSM數(shù)學(xué)模型被簡(jiǎn)化后加入位置環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)后，就可以構(gòu)成位置式伺服控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

圖3 PMSM結(jié)構(gòu)框圖(S域)

圖4 PMSM位置伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.3位置環(huán)單神經(jīng)元PID控制器的設(shè)計(jì)

在交流電機(jī)伺服系統(tǒng)中，為了保證被控對(duì)象的靜態(tài)精度和實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的快速跟蹤能力，外環(huán)為位置環(huán)，主要依據(jù)設(shè)定的位置信號(hào)和反饋的實(shí)際位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的位置控制。在瓦楞橫切機(jī)的伺服控制系統(tǒng)中，位置環(huán)主要功能有限位、歸零和準(zhǔn)確定位等。此外,位置環(huán)節(jié)中機(jī)械部分存在著非線性因素和模型參數(shù)的時(shí)變特性，以及存在著干擾信號(hào)。依據(jù)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的要求，要求位置環(huán)有比較高的跟蹤能力，并且超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)誤差都比較小。采用傳統(tǒng)的PID控制器不能滿足控制系統(tǒng)這些動(dòng)態(tài)性能的要求，為了充分利用神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)并行處理能力和PID控制器的優(yōu)點(diǎn)，采用神經(jīng)元PID控制器。這樣不但提高了系統(tǒng)的自適應(yīng)能力而且使控制系統(tǒng)具有良好的魯棒特性。

根據(jù)圖4，按照典型I型系統(tǒng)對(duì)電流環(huán)進(jìn)行校正，按照典型Ⅱ型系統(tǒng)對(duì)速度環(huán)進(jìn)行校正，位置環(huán)被控對(duì)象的傳遞函數(shù)可以描述為

圖5 神經(jīng)元位置伺服控制系統(tǒng)的原理圖

單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制器通過迭代算法便能夠在線實(shí)時(shí)調(diào)整神經(jīng)元加權(quán)系數(shù)，快速準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)位置跟蹤；模型本身的參數(shù)變化對(duì)其影響較小，達(dá)到了高精度控制的要求。

2 PMSM伺服控制器硬件設(shè)計(jì)

PMSM伺服控制器硬件電路如圖6所示。由于本系統(tǒng)采用驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制器、友好人機(jī)交互界面組成。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用交流伺服驅(qū)動(dòng)，以DSP(TMS320F2812)作為運(yùn)動(dòng)控制器。交流伺服驅(qū)動(dòng)部分主要包括DSP主控電路、功率驅(qū)動(dòng)電路、反饋及保護(hù)電路，其中整流部分由4個(gè)二極管組成的全橋整流電路，6個(gè)IGBT元件構(gòu)成的開關(guān)電路構(gòu)成了逆變部分，可以控制輸出三相相位分別相差120°的三相對(duì)稱電壓。

圖6 PMSM伺服系統(tǒng)硬件連接圖

為了提高操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能和控制系統(tǒng)的控制精度，運(yùn)動(dòng)控制器TMS320F2812作為核心器件，通過借助PCI總線來實(shí)現(xiàn)PC機(jī)和DSP之間的高速雙向通信。PCI接口卡的硬件設(shè)計(jì)如圖7所示。DSP和計(jì)算機(jī)之間傳遞數(shù)據(jù)是通過PCI9054的局部總線和雙端口RAM中實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，16 bit存儲(chǔ)轉(zhuǎn)接電路由兩片雙端口RAM芯片CY7C131組成。但是CY7C131和PCI9054的供電電壓均為5 V，而TMS320F2812的供電電壓卻是3.3 V，因此導(dǎo)致接口電路不匹配，需要添加電平轉(zhuǎn)換電路，通過復(fù)雜邏輯控制芯片EPGA7032LC44來轉(zhuǎn)換PCI9054和TMS320F2812的控制信號(hào)之間的控制邏輯[7]。

3 PMSM控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

上述控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的神經(jīng)元PID控制器，可以確?？刂葡到y(tǒng)的跟隨能力強(qiáng)。要想做到伺服控制系統(tǒng)在Windows平臺(tái)下具有較高的實(shí)時(shí)性能和控制精度，必須將實(shí)時(shí)子系統(tǒng)RTX引入到Windows操作系統(tǒng),來解決Windows操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)性能差的問題。下位機(jī)由TMS320F2812型DSP芯片構(gòu)成的主電路組成,該芯片支持C語(yǔ)言編程和匯編語(yǔ)言，可以充分利用DSP的高效性能和控制能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

3.1DSP系統(tǒng)初始化和控制主程序的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件主要是配合硬件完成控制任務(wù)。本文主要采用模塊化設(shè)計(jì)，由主程序、切割子程序、中斷服務(wù)子程序等組成。主程序主要完成系統(tǒng)的初始化，切割子程序主要通過PWM的輸出值，生成刀輥的運(yùn)動(dòng)軌跡，完成切割任務(wù)。切割程序的流程圖如圖8所示。

圖8 切割子程序流程圖

3.2PCI驅(qū)動(dòng)程序在RTX環(huán)境下的開發(fā)

在Windows平臺(tái)上引入RTX實(shí)時(shí)子系統(tǒng),操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)性差的問題可以有效解決。為了能夠在Windows平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制，需要開發(fā)內(nèi)核層的驅(qū)動(dòng)程序。由于內(nèi)核層中的驅(qū)動(dòng)程序可以直接操作硬件，所以可以通過在內(nèi)核層中開發(fā)RTX環(huán)境下的PCI驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和外部接口的實(shí)時(shí)性。

開發(fā)基于RTX實(shí)時(shí)子系統(tǒng)下的PCI設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，首先要遍歷所有的PCI設(shè)備，然后根據(jù)廠商編號(hào)和設(shè)備編號(hào)來確定具體的設(shè)備，這樣中斷號(hào)和映射基地址等信息就可以通過配置空間寄存器獲取。為了直接通過內(nèi)部寄存器來讀寫硬件，必須進(jìn)行端口使能或者內(nèi)存地址映射。在設(shè)備關(guān)閉時(shí)還要關(guān)閉I/O端口并釋放虛擬內(nèi)存。

4 PMSM控制系統(tǒng)的試驗(yàn)及仿真

根據(jù)瓦楞橫切機(jī)控制系統(tǒng)中的交流伺服電動(dòng)機(jī)提供的參數(shù)：nN=2 000 r/min，TN=7.7 N·m，IN=9 A，在不考慮摩擦力的情況下，可以令B=0,Ks=38，J=1.58×10-3kg·m2，Tm=2.44×10-3s,Ts=5×10-5s。

電機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)：

Kt=TN/IN=0.86 N·m/A

τn=5×2Ts=5×10-4

將上述參數(shù)代入式(6)，PMSM伺服系統(tǒng)的傳遞函數(shù)可以描述為

G(s)=

圖9 PMSM伺服系統(tǒng)矢量控制仿真結(jié)構(gòu)圖

圖10 SVPWM控制輸出的三相定子電流

圖11 SVPWM控制輸出的電磁轉(zhuǎn)矩

圖12 SVPWM控制輸出的轉(zhuǎn)子角速度

通過搭建基于SVPWM的PMSM控制系統(tǒng)的仿真模型如圖9所示，并將電機(jī)參數(shù)代入PMSM本體模型中進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如圖10～圖12所示。圖10是三相定子電流的仿真輸出。從圖10和圖12可以看出，電機(jī)在起動(dòng)時(shí)電流能夠迅速上升并達(dá)到最大值，速度也能夠快速的上升為2 000 r/min，在0.05 s時(shí)突然給電機(jī)加上負(fù)載轉(zhuǎn)矩(2 N·m), 電流經(jīng)過一個(gè)輕微的振蕩過程后迅速穩(wěn)定在一個(gè)新值。通過圖11可以看出電磁轉(zhuǎn)矩同三相電流值一樣在0.05 s時(shí)，經(jīng)過輕微的振蕩后，能夠快速穩(wěn)定在一個(gè)新值。綜上所述電流響應(yīng)快、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，轉(zhuǎn)矩控制性能良好,轉(zhuǎn)子角速度ω對(duì)于突加負(fù)載轉(zhuǎn)矩幾乎不受干擾，能夠快速穩(wěn)定到給定速度。

根據(jù)位置環(huán)的傳遞函數(shù)式(7)，在MATLAB/Simulink中對(duì)該模型用神經(jīng)元PID進(jìn)行仿真，如圖13所示。

圖13 神經(jīng)元PID控制器

取學(xué)習(xí)速率η=0.25，動(dòng)量因子α=0.03。取正弦輸入函數(shù)分別是rin(t)=0.5 sin(4πt)，訓(xùn)練學(xué)習(xí)后的神經(jīng)元PID控制器的正弦波位置跟蹤圖如圖14所示。

圖14 神經(jīng)元PID正弦跟蹤曲線

從圖14可以看出，訓(xùn)練后的神經(jīng)元PID控制系統(tǒng)，通過梯度下降法調(diào)整權(quán)值，能夠自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)能力，不僅響應(yīng)速度快、穩(wěn)態(tài)誤差小、超調(diào)量小，并且跟隨性能好，能夠克服傳統(tǒng)PID需要準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型。

5 結(jié) 語(yǔ)

根據(jù)瓦楞紙板的工藝要求，以及對(duì)橫切機(jī)的控制性能進(jìn)行分析，對(duì)交流伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模及理論分析，并采用高性能的TMS320F2812和矢量控制技術(shù)，設(shè)計(jì)了一個(gè)高性能的伺服驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)交流伺服電動(dòng)機(jī)的高精度控制。針對(duì)上位機(jī)弱實(shí)時(shí)性的缺點(diǎn)，通過引入”RTX”實(shí)時(shí)操作子系統(tǒng)，并通過PCI9054和雙口RAM實(shí)現(xiàn)DSP和上位機(jī)之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳遞和控制。針對(duì)瓦楞橫切機(jī)位置環(huán)存在著時(shí)變和非線性因素，采用神經(jīng)元PID作為控制策略。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，在瓦楞橫切機(jī)送紙速度為150 m/min情況下，瓦楞紙剪切長(zhǎng)度為2 000 mm時(shí)，其精度可以控制在±1 mm內(nèi)。本系統(tǒng)可以方便的在線設(shè)定參數(shù)，人機(jī)交互性好，自動(dòng)化程度高，性能穩(wěn)定，可以滿足瓦楞橫切機(jī)高精度控制的要求。

[1] 李斌.瓦楞紙制造過程效能優(yōu)化控制系統(tǒng)研究[D].廣州:廣州工業(yè)大學(xué),2014.

[2] 高嵩,史激特,李長(zhǎng)紅,等.基于DSP的永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].測(cè)控技術(shù),2016,35(4): 75-78.

[3] 張鋒.基于RTX的三軸轉(zhuǎn)臺(tái)控制系統(tǒng)研究[D].哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué),2009.

[4] 仝光恒,高唯,曾一,等.基于RTX嵌入式系統(tǒng)的激光目標(biāo)模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].光電技術(shù)應(yīng)用,2016,31(1): 6-10.

[5] 廖健,孫啟兵.無(wú)閥電液伺服裝置的單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制研究[J].海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào),2015,27(6): 93-98.

[6] 吳劍波,朱世強(qiáng),羅佳利,等.基于DSP運(yùn)動(dòng)控制器的PCI總線設(shè)計(jì)[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī),2008,21(11): 16-19.

[7] 高菲.高精度全閉環(huán)伺服系統(tǒng)研究[D].青島:青島大學(xué),2008.

[8] 周曉華,李振強(qiáng),劉勝永.無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)神經(jīng)元變結(jié)構(gòu)PID調(diào)速系統(tǒng)研究[J].電機(jī)與控制應(yīng)用,2016,43(1): 12-16.

Real-TimeControlSystemDesignofCorrugatedCutMachineBasedonNeuralElement*

LIUFeng1,2,ZHAGNDan2,XIONGLei2,ZHUQinghui2,GAOShiqiao1

(1. School of Electronics and Electrical Engineering, Nanyang Institute of Technology,Nanyang 473004, China;2. State Key Laboratory of Explosion Science and Technology, Beijing Institute of Technology,Beijing 100081, China)

In order to improve the real-time performance and control precision of corrugated crosscut machine, on the basis of AC servo control system mathematical modeling, because windows operating system had the shortcoming of weak real-time characteristics, the system “Windows+RTX” as the PC software operating platform was adopted. DSP as the target embedded system, data interaction by using dual port RAM, control system by using neuron PID algorithm, had the advantages of good self-learning ability, adjusting speed fast and small overshoot etc. The study showed that the control system had the advantage of high automation degree, high cutting precision and stable performance.

ACservo;neuronPID;nonlinear;real-timeperformance

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目：變摻雜NEA GaN光電陰極材料特性與量子效率理論研究(61371058)

劉 峰(1983—)，男，博士研究生，講師，研究方向?yàn)殡姍C(jī)的微機(jī)控制。

張 丹(1980—)，女，碩士研究生，實(shí)驗(yàn)師，研究方向?yàn)榭刂乒こ膛c控制技術(shù)。

熊 磊(1982—)，男，碩士研究生，講師，研究方向?yàn)殡姎夤こ獭?/p>

TM 301.2

A

1673-6540(2017)10- 0019- 06

2016 -11 -21