[發明專利]一種基于自抗擾的材料追剪控制方法

有效

• 申請號: 202010566552.4
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111679633B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 林景棟;王奕如;繆存瀚;蔡力;高俊峰;譚旭楷;王揚
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G05B19/416
• 分類號: G05B19/416
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 楊柳岸

本發明涉及一種基于自抗擾的材料追剪控制方法，屬于材料追剪控制技術領域。該方法包括：1)計算測量材料位置和速度；2)構建含曲柄滑塊結構的追剪同步運動數學模型，從而確定切臺伺服電機與切臺之間的關系；3)確定切臺追剪的五個運行狀態；4)確定切臺追剪運動的加減速曲線；5)確定運動軌跡規劃器；6)確定雙閉環外環位置控制算法；7)確定雙閉環內環速度自抗擾控制算法。本發明通過在速度環引入自抗擾控制方法，提高了材料切割的精度與穩定性，實現對材料的高精度同步切割。

技術領域

本發明屬于材料追剪切割控制技術領域，涉及一種基于自抗擾的材料追剪控制方法。

背景技術

材料切割是智能制造行業的重要組成部分，在涉及到生產材料加工成型的行業中，按照設定尺寸完成高精度高質量的切割一直是極為重要的一道工序，材料的切割效果直接影響了生產成本和生產質量。目前，材料切割方案主要包括：靜態切割，動態切割和追剪切割。因材料追剪切割在節能減排方面的巨大潛力和極大提高材料的加工生產效率而得到了快速發展。

材料追剪切割的目標是完成對材料的精確切割，其控制對象是電機，建立準確的材料與追剪機構的運動模型是選擇系統控制策略的重要基礎和依據，因此將材料追剪切割的位置與電機轉動角度關聯起來，將材料運行速度與電機旋轉速度關聯起來，具有重要意義。

材料追剪控制技術會極大地提高材料加工生產效率，降低廢品率，減少能源消耗，但若材料追剪控制不合理，不僅會導致能耗加大，還會嚴重限制材料生產效率。目前市場上現有的材料追剪控制方式比較簡單，無法很好的實現同步切割，所以材料追剪系統的發展空間巨大。

目前在對材料追剪控制的研究中，一般會做以下假設：第一，忽略負載轉矩擾動等因素對切割效果的影響；第二，忽略負載機械摩擦干擾；第三，忽略電機轉動慣量的時變特性等；這就造成所得的同步速度計算結果和實際材料運行速度不一致，參考價值比較有限。提高跟蹤與定位精度和提高材料切割精度與穩定性，是材料追剪控制的難點。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于自抗擾的材料追剪控制方法，考慮材料運行位置與電機轉角之間的相互關系和材料運行速度與電機旋轉速度之間的相互關系，通過引入自抗擾雙閉環控制方式，來實現對追剪材料的精確定位與同步切割。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于自抗擾的材料追剪控制方法，包括以下步驟：

S1：計算測量材料位置與速度；

S2：根據偏置曲柄滑塊機構的運動學模型，確定切臺伺服電機與切臺之間的關系；

S3：確定切臺追剪的五個運行狀態，包括切臺等待狀態、切臺加速狀態、切臺同步狀態、切臺減速狀態和切臺返回狀態；

S4：根據切臺追剪的五個運行狀態，確定切臺追剪運動的加減速曲線；

S5：根據追剪運動的加減速曲線，結合工藝要求，設計運動軌跡規劃器；

S6：確定雙閉環外環位置控制算法；

S7：確定雙閉環內環速度自抗擾控制算法。

進一步，步驟S1中，計算測量材料位置和速度的表達式為：

v＝n×L

其中，v為材料運行速度，n為測量輥轉速，L為測量輥周長，X為材料行進長度，K為單位脈沖材料行進長度，M為脈沖個數，r為測量輥的半徑，h為皮帶的厚度，X為高速計數器的倍頻，P為編碼器的每轉脈沖數；

當材料運行速度為中高速情況時，測量方法采用M/T法：