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基于SLC的平面双轴运动控制系统仿真

   日期:2004-10-01     作者:管理员    
  平面双轴运动控制系统是生产中比较常见的控制系统,其要求通过两台电机(分别代表X轴和Y轴)经过一些机械传动装置,控制一个物体在平面上的运动。如何协调两台电机的运动是完成这个控制系统的关键。从实际上说,电机的选取以伺服电机最优,步进电机次之,异步电机最次。这3种电机的控制器分别为伺服电机控制器,步进电机控制器和变频器。虽然电机的选取对实际的系统控制精度有很大的影响,但对两台电机的控制原理是一致的。本文就是采用一台SLC、两台PoxerFlex70变频器和两台三相异步电机来对平面双轴运动控制系统进行仿真。
  硬件简介
  SLC 500系列可编程控制器是适合于广泛应用的紧凑型可编程控制器。它功能强大, 配置灵活,稳定可靠,无论是单机应用,还是分布式控制都适合。SLC500系列处理器内置不同通讯接口,提供多种控制器联网方式供用选择,以构成不同要求的工业监控网络。其中SLC 505系列的最大特点是内置以太网接口,支持以太网通讯,可以直达控制网络的信息层。
  1746-NIO 41是应用于SLC 500系列可编程控制器的电流型模拟输入输出模块。它提供2通道模拟输入和2通道模拟输出。其输入分辨率
是16位,输出分辨率是14位。模拟输入范围是0~20mA。模拟输入转换时间是60ms。
  PowerFlex70是A-B公司新变频器家族的一员,采用新一代体积更小、导通损耗更低的IGBT功率元器件,大大减小了变频器的尺寸。覆盖功率范围0.37kW~15kW,紧凑封装功率和控制部件及操作界面,满足OEM和最终用户对空间、简便性、可靠性的要求。可以选择作V/f控制或无传感器矢量控制,功能丰富,满足大多数应用的需求。标准内置制动单元,满足一般应用制动要求,更高的制动功率只需另加电阻。多种内置通讯卡的选择使得该变频器可以满足大多数网络通讯要求,标准内置数字I/O和模拟I/O满足多数应用控制的要求。在A-B传统传动产品集成的SCANport基础上开发出更高通讯和处理速度的通讯接口DPI,使得包括 PowerFlex70在内的 PowerFlex变频器家族能够分享同样的通讯和控制接口及附件,同时也与SCANport的产品兼容。
  控制系统
控制系统图
图1:控制系统图。
分别表示X轴和Y轴要在平面上运动的距离。现在要根据已知来求Vs和t1s。
  从微积分的概念可以得出:由t1u=t1d可推出 IMG s…如图3
  由t1u=t1d,可推出
         ……………①
  从平面几何的有关知识可以得出:设tt2u
  设t=t2u+t2S+t2d,显然,t是常数,且有t-t2u=t2s+t2d;
  同上,可得:
整理后可得
  整理后可得

  解这个一元二次方程,可得
显然只有取负号才合
  显然,只有取负号才合适,所以
…………………………………………②
  程序流程图如图3所示。有两点需要说明:
程序流程图
图3:程序流程图。
 
  
  
  
  
 
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