工業(yè)縫紉機(jī)無刷直流電機(jī)伺服控制系統(tǒng)的開發(fā).pdf

1、隨著紡織業(yè)的發(fā)展、自動控制技術(shù)的提高，縫紉業(yè)對自動化設(shè)備的需求也越來越高，這對縫紉設(shè)備的自動化控制水平提出了更高的要求。工業(yè)縫紉機(jī)是縫紉行業(yè)的典型自動化設(shè)備，伺服控制系統(tǒng)是工業(yè)縫紉機(jī)的動力源和控制器，它的技術(shù)水平直接決定了工業(yè)縫紉機(jī)的自動化控制水平。由于國內(nèi)大部分縫紉設(shè)備產(chǎn)品不具有自主知識產(chǎn)權(quán)，我國縫紉機(jī)制造行業(yè)長期處于被動局面，因此研究并開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的工業(yè)縫紉機(jī)伺服控制系統(tǒng)對我國縫紉行業(yè)甚至自動控制領(lǐng)域都具有非常重要的意義。

2、 本文對工業(yè)縫紉機(jī)伺服控制系統(tǒng)作了較為深入的研究和探討，分析了目前工業(yè)縫紉機(jī)及無刷直流電機(jī)控制的國內(nèi)外研究狀況和未來發(fā)展趨勢。本文在基于簡化硬件控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合縫紉機(jī)系統(tǒng)和無刷直流電機(jī)的特性，提出了使用現(xiàn)代控制理論與傳統(tǒng)控制理論相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)高性能工業(yè)縫紉機(jī)伺服控制系統(tǒng)的方案。 本伺服控制系統(tǒng)采用8位單片機(jī)PIC18F4431和智能功率模塊作為主控器和電機(jī)驅(qū)動模塊，配合保護(hù)電路和其他輔助電路實(shí)現(xiàn)具有高集成度、高可靠

3、性的硬件控制系統(tǒng)。 本伺服控制系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)電機(jī)的快速啟動、快速制動、速度控制、停針定位控制、軟件保護(hù)以及縫紉機(jī)動作配合等控制。其中的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是電機(jī)的速度控制和停針定位控制。為了研究需要和降低硬件系統(tǒng)成本，本文使用電機(jī)霍爾位置傳感器和低精度電流傳感器作為位置、速度和電流的信號采集工具，因此伺服控制系統(tǒng)無法采集到上述信號的實(shí)時(shí)精確值，這為工業(yè)縫紉機(jī)的速度和定位控制增加了難度。為了解決這個(gè)難題，本文結(jié)合現(xiàn)代控制理論，使用

4、軟件控制策略進(jìn)行速度和定位的控制。在速度控制方面，使用PI算法及其改進(jìn)算法進(jìn)行速度控制具有很好的穩(wěn)態(tài)效應(yīng)，但會出現(xiàn)超調(diào)；使用模糊控制算法具有很好的動態(tài)性能，但存在穩(wěn)態(tài)誤差。結(jié)合PI控制和模糊控制的優(yōu)點(diǎn)，本文采用了模糊PI控制算法，實(shí)現(xiàn)了既具有較好動態(tài)響應(yīng)特性又無穩(wěn)態(tài)誤差的高穩(wěn)定性速度控制。在定位控制方面，由于無法在停針過程中準(zhǔn)確采集到電機(jī)實(shí)時(shí)位置、速度和電流的信號，于是無法使用傳統(tǒng)的控制方式進(jìn)行工業(yè)縫紉機(jī)的定位控制。本文依據(jù)開發(fā)者在開發(fā)