横缝埋弧焊机多电机协调控制系统研究

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随着电力电子技术和自动控制技术的发展,焊接技术已从简单的构件连接或者毛坯制造,发展成为制造业中的精加工方法之一。制造业的快速发展,使得传统的手工焊接应经不能满足现代高技术产品的质量和数量要求。现代焊接加工正在想着机械化、自动化的方向发展,越来越多的自动焊接设备问世,横缝埋弧焊机是先进的焊接设备之一。但是该焊机同样存在不足之处,即其多电机控制系统无法集中进行协调控制,对焊接的自动化存在影响。因此对横缝埋弧焊机电机控制系统进行深入的研究,对焊接生产具有重要意义。本文第一章和第二章介绍了多电机协调控制的研究现状、相关电机调速技术和控制算法等,并对几种控制算法的特点进行了分析。第三章介绍了多智能电机控制模型。提出了在多电机控制系统中使用多智能体技术的观点,并对横缝埋弧焊机多电机控制系统和多智能体系统存在的内在联系进行了分析,证明了多智能体一致性算法可以实现多个一阶无刷直流电机智能体的速度协调运行。并且建立了单个和多个一阶无刷直流电机智能体的结构模型和控制模型。第四章首先介绍了常用的多电机协调控制策略,分析对比了其优缺点,最后选用偏差耦合控制作为本文的多电机控制策略。其次建立了单个无刷直流电机的仿真模型,并到了其转速仿真曲线。然后介绍了模糊PID控制器的设计过程,并采用模糊PID和多智能体一致性算法在Matlab环境下,构建了三个无刷直流电机协调控制系统的仿真模型。仿真得到负载突变和撤去负载之后的三部电机仿真曲线图,以及包含智能体一致性算法和不含该方法的仿真控制曲线。对所得仿真曲线对比分析,表明模糊PID和多智能体一致性算法可以使横缝埋弧焊机的各电机实现速度快速收敛,达到速度同步协调。最后,对多电机协调控制系统方案设计进行了介绍。设计了以TMS320F2812为控制核心的硬件系统及软件系统,并总结了全部研究内容,阐述了论文工作中存在的不完美之处,并对进一步研究提出了意见。
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