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多通道光机对象的传动控制

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  随着电子技术、计算技术的飞速发展,新工艺的出现,对精度等指标要求不断提高,这一切都使得对工艺对象的控制要求越来越高,也就要求系统控制更精确、更快速。对于光学机械对象主要是水平和垂直两个方向的控制。光学机械对象由于本身的复杂性,其控制的特点是需要采用复杂的数学算子。一方面要考虑动、静态结合的分析方法,另一方面是要考虑其光学特点,应用一些相关的光学方法。现代微处理技术及计算技术的进步,使得光学机械对象的控制问题可以得到很好的解决。本文将就光学机械对象的传动控制系统的数学模型进行讨论,并确定其复杂控制系统的结构。

  通常情况下,在一些复杂光学机械装置中,其传动系统可以看成是多联系控制系统。在这样一类光机电系统中可以有多个传动子系统,这些子系统间不仅在控制回路、电源给定方面,而且在光学元件负载方面都有着千丝万缕的联系。这时其数学模型的阶次非常高,在这样复杂的数学模型上进行系统分析、设计几乎是不可能的。另外,在应用交流电机的机电系统中,电磁量之间的相互关联作用尤为明显,这就更加加剧了系统内部的联系。这样一个包括整流器、电机的系统将是一个电磁量之间联系非常多的系统。此外,随着对系统动态性能指标要求的提高,也必须把光学机械系统看成是按负载回路关联。在对被控制对象的性能指标进行评价时,必须得考虑到系统输出量之间的联系,输出量是与被控制对象的性能评价相关联的。这些输出量之间的联系在光学对象性能评价时得到反映,并通过改变光机电系统变量形成性能指标。应当指出,关联光机电系统的特征是在各级联系上有很高的快速性。因而,在这类控制对象中,其动态过程是由许多变量决定的。

  图1给出的是多通道光学机械对象关联传动系统总的结构构成。它可以看成是一个拓扑结构。图中所示有三个级别的子系统。第一级(下边的)子系统是关联电磁子系统,它的输入量是控制各种半导体变换器的信号,而输出量是电机的电磁转矩;第二级(中间的)子系统是关联机械子系统,它有从关联电磁子系统沿电磁感应回路的反馈联系,其输出量是描述机械运动变量,如位移、速度、及转矩等等;关联电磁子系统与关联机械子系统一起构成关联机电系统。第三级(上边的)是光学性能评价的子系统,它给出光学工艺对象的品质参数。对于每一级子系统都可以具有相应的调节器,如相应的关联电磁子系统调节器、关联机电系统调节器、光学性能评价子系统调节器,它们位于级和级之间。除此之外,每一级的子系统还具有信息系统,以便在控制过程中形成必要的信息。另外,每一级的子系统也可以是自适应系统,自适应控制来可以通过自适应环节和相应的电磁、机电子系统的参考模型。

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