技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及屬于自動(dòng)化技術(shù)處理過程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種交流變頻電機(jī)拖動(dòng)二維平面定位控制方法。

背景技術(shù)：
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變頻調(diào)速技術(shù)即利用電動(dòng)機(jī)工作的轉(zhuǎn)速和電源輸入頻率的關(guān)系，調(diào)整改變電機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的電源頻率從而使電機(jī)工作轉(zhuǎn)速發(fā)生改變。具體來講，變頻調(diào)速技術(shù)指的是依據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速直接受工作電源輸入頻率的影響關(guān)系，通過改變電動(dòng)機(jī)工作電源頻率對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

相比于交流電機(jī)，相同功率的直流電機(jī)的速度等級(jí)低于交流電機(jī)。加上直流拖動(dòng)系統(tǒng)需要換向器，控制設(shè)備復(fù)雜，維護(hù)不方便等特點(diǎn)，過去采用直流拖動(dòng)的大型系統(tǒng)，相當(dāng)一部分被交流拖動(dòng)替代。隨著新型大功率電力電子器件的出現(xiàn)與發(fā)展，交流拖動(dòng)系統(tǒng)在精密機(jī)械方面的應(yīng)用也越來越多。近些年來隨著變頻器技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)水平、實(shí)用性、低制造成本均取得可喜的成果，廣泛被用作變頻電動(dòng)機(jī)的電源。

電動(dòng)機(jī)的調(diào)速是節(jié)電的主要方式，負(fù)荷調(diào)速運(yùn)行節(jié)電率一般可達(dá)到20％～35％，可在經(jīng)濟(jì)性、運(yùn)行性能等方面取得多方面效益。目前，多種交流變頻調(diào)速技術(shù)日趨成熟，變頻器的控制精度和動(dòng)態(tài)性能大大提高，得到廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為電力系統(tǒng)常用設(shè)備，更以其能夠拖動(dòng)多組電機(jī)的優(yōu)勢(shì)而產(chǎn)生巨大的應(yīng)用價(jià)值與發(fā)展空間。

交流變頻控制下電機(jī)拖動(dòng)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行位移可直接由電機(jī)的轉(zhuǎn)速對(duì)時(shí)間的積分來求取，因此對(duì)于多維空間多電機(jī)拖動(dòng)的設(shè)備運(yùn)行合成軌跡主要取決于累計(jì)時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)速的積分值。目前因變頻曲線的模型不確定而約束了交流電機(jī)在精確定位控制中的應(yīng)用，保留著傳統(tǒng)的原直流電機(jī)系統(tǒng)，而其功率等級(jí)與體積及復(fù)雜的結(jié)構(gòu)也一直限制了其在不同場(chǎng)合的推廣應(yīng)用，所以對(duì)變頻特性的研究將有助于不同高功率交流拖動(dòng)系統(tǒng)在合成軌跡精確控制中的應(yīng)用及推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是為了克服以上的不足，提供一種交流變頻電機(jī)拖動(dòng)二維平面定位控制方法。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種交流變頻電機(jī)拖動(dòng)二維平面定位控制方法，包括以下步驟：

a、首先要根據(jù)特定對(duì)象，根據(jù)監(jiān)控的歷史實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用朗格朗日插值法對(duì)電機(jī)啟動(dòng)、運(yùn)行、停止整個(gè)過程的頻率隨時(shí)間數(shù)值變化關(guān)系分7段分別建立數(shù)學(xué)模型；

b、一種交流變頻電機(jī)拖動(dòng)二維平面定位控制方法，對(duì)動(dòng)態(tài)軌跡需求下的動(dòng)態(tài)頻率，其中的七段時(shí)間給定由遺傳算法根據(jù)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行尋優(yōu)，每次尋優(yōu)結(jié)果進(jìn)入專家數(shù)據(jù)庫(kù)保存，并動(dòng)態(tài)更新。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：根據(jù)所要實(shí)現(xiàn)的二維平面合成軌跡需求，分解成兩個(gè)方向的位移量，結(jié)合變頻器的參數(shù)設(shè)置，頻率給定及分段時(shí)間尋優(yōu)結(jié)果通過專家數(shù)據(jù)庫(kù)程序調(diào)用直接動(dòng)態(tài)輸入兩個(gè)方向的變頻器，驅(qū)動(dòng)交流電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、二維平面的兩個(gè)相互獨(dú)立的交流變頻拖動(dòng)系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)速度給定情況下能按設(shè)計(jì)的最短路徑、最快的速度運(yùn)行至每一終點(diǎn)?；蛘甙凑赵O(shè)定的合成軌跡運(yùn)動(dòng)。

2、變頻輸出控制本身為半閉環(huán)控制，如設(shè)定位傳感器可完善系統(tǒng)的功能，計(jì)算變頻特性曲線面積帶來的誤差能夠通過系統(tǒng)程序設(shè)置自動(dòng)校正，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，系統(tǒng)運(yùn)行更穩(wěn)定，定位更精確，系統(tǒng)方法可在立體車庫(kù)等相似應(yīng)用場(chǎng)合推廣使用，具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明的二維空間運(yùn)行軌跡示意圖；

圖2為本發(fā)明的變頻特性曲線示意圖；

具體實(shí)施方式：

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中描述的元素和特征可以與一個(gè)或更多個(gè)其它實(shí)施方式中示出的元素和特征相結(jié)合。應(yīng)當(dāng)注意，為了清楚的目的，說明中省略了與本發(fā)明無關(guān)的、本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的部件和處理的表示和描述?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明一種交流變頻電機(jī)拖動(dòng)二維平面定位控制方法，首先利用監(jiān)控環(huán)境下的數(shù)據(jù)，通過相關(guān)數(shù)值分析手段，對(duì)轉(zhuǎn)速反饋結(jié)果進(jìn)行曲線擬合，建立特定負(fù)載情況下的交流變頻特性數(shù)學(xué)模型，同時(shí)對(duì)照實(shí)際電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)測(cè)取的速度時(shí)間積分值，采用遺傳算法對(duì)電機(jī)不同速度運(yùn)行情況曲線的七段時(shí)間參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)尋優(yōu)，尋優(yōu)結(jié)果保存至數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)施過程通過程序動(dòng)態(tài)調(diào)用實(shí)現(xiàn)不同方向電機(jī)拖動(dòng)軌跡合成定位的可控性。為同步運(yùn)行的多個(gè)交流電機(jī)系統(tǒng)目標(biāo)軌跡合成的可控性提供參考方法。

圖1中x向、y向的所走長(zhǎng)度分別為各方向s曲線的面積，所以兩方向的位移夾角因此要實(shí)現(xiàn)合成軌跡精確控制，前提條件是熟悉電機(jī)變頻運(yùn)行的特性曲線。

如圖2所示的電機(jī)運(yùn)行的變頻特性曲線七段示意圖，x向、y向的所走長(zhǎng)度分別為x方向與y方向s曲線的面積。圖中變頻特性曲線，開始啟動(dòng)到時(shí)間t1為變加速曲線運(yùn)行段，加速度由零開始線性的上升，當(dāng)?shù)綍r(shí)間t1時(shí)，加速度達(dá)到最大值；此后，進(jìn)入勻加速斜坡運(yùn)行段；到時(shí)間t2，速度的變化又以曲線段減??；直到t3時(shí)，開始進(jìn)入勻速運(yùn)行階段。t4到t7為制動(dòng)減速段，其運(yùn)行過程類似與啟動(dòng)加速段逆變化。圖中斜坡上升段bc與曲線段ab、弧線cd分別相切，延長(zhǎng)bc直線的兩端與最大頻率運(yùn)行線及時(shí)間軸相交于點(diǎn)m、n。在實(shí)際面積計(jì)算時(shí)，陰影anb的面積與cmd的面積近似相等，所以x方向變頻驅(qū)動(dòng)s曲線面積sx即為一梯形面積。

其中f1(t)、f2(t)、f3(t)、f4(t)、f5(t)、f6(t)、f7(t)為需要朗格朗日插值法建模的七段特性函數(shù)模型，t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7即為需要遺傳算法尋優(yōu)的參數(shù)。離線運(yùn)行，所有的歷史實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用于建立數(shù)學(xué)模型與參數(shù)尋優(yōu)，尋優(yōu)參數(shù)進(jìn)入專家數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)。在具體在線動(dòng)態(tài)運(yùn)行及控制時(shí)，只要執(zhí)行數(shù)據(jù)庫(kù)參數(shù)的調(diào)用。

最后應(yīng)說明的是：雖然以上已經(jīng)詳細(xì)說明了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，但是應(yīng)當(dāng)理解在不超出由所附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種改變、替代和變換。而且，本發(fā)明的范圍不僅限于說明書所描述的過程、設(shè)備、手段、方法和步驟的具體實(shí)施例。本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員從本發(fā)明的公開內(nèi)容將容易理解，根據(jù)本發(fā)明可以使用執(zhí)行與在此所述的相應(yīng)實(shí)施例基本相同的功能或者獲得與其基本相同的結(jié)果的、現(xiàn)有和將來要被開發(fā)的過程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。因此，所附的權(quán)利要求旨在在它們的范圍內(nèi)包括這樣的過程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種交流變頻電機(jī)拖動(dòng)二維平面定位控制方法，屬于自動(dòng)化技術(shù)處理過程技術(shù)領(lǐng)域，首先利用監(jiān)控環(huán)境下的數(shù)據(jù)，通過相關(guān)數(shù)值分析手段，對(duì)轉(zhuǎn)速反饋結(jié)果進(jìn)行曲線擬合，建立特定負(fù)載情況下的交流變頻特性數(shù)學(xué)模型，同時(shí)對(duì)照實(shí)際電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)測(cè)取的速度時(shí)間積分值，采用遺傳算法對(duì)電機(jī)不同速度運(yùn)行情況曲線的七段時(shí)間參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)尋優(yōu)，尋優(yōu)結(jié)果保存至數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)施過程通過程序動(dòng)態(tài)調(diào)用實(shí)現(xiàn)不同方向電機(jī)拖動(dòng)軌跡合成定位的可控性。為同步運(yùn)行的多個(gè)交流電機(jī)系統(tǒng)目標(biāo)軌跡合成的可控性提供參考方法。

技術(shù)研發(fā)人員：朱建紅;瞿暢;李俊紅;茅靖峰;盛蘇英;吳炳;孟棒棒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.13
技術(shù)公布日：2017.07.14