提高自动化生产线实训台异步电机定位精度 自适
来源：未知
发布日期：2019-09-24 17:57【大 中 小】
YL-335B 型自动化生产线是面向高职机电类专 业开发的集机械技术、PLC 控制技术、传感器技术、 气动技术、电机驱动技术等多种技术为一体的综合实训考核设备，也是连续举办过 10 年的全国职业院校技 能大赛高职组“自动化生产线安装与调试”赛项的指 定设备。国内大部分高职院校机电类专业都配备了此 设备，以支撑机电类专业的实践教学[。
针对异步电机的控制，有关学者和技术人员进行 了大量研究，例如利用神经网络的自学习功能提高交 流异步电机系统的定位精度，采用模糊控制并结合矢 量控制调速技术进行异步电机旋转角度的精确控 制[，采用断电制动型电磁抱闸制动器、整流器、交 流电磁接触器等元件使三相异步电机快速制动，缩短 滑行距离[。本文在分析定位误差数据的基础上，采 用曲线拟合的方法，预测工件的停止位置，提高三相 异步电机定位精度的自适应控制，同时培养学生理论 联系实践的能力。
1 YL-335B 设备概述
YL-335B 自动化生产线实训考核设备。该系统由供料，加工、装配、分拣、输送等 5 个 单元组成，每一单元为独立工作站，既能完成独立工 作任务，又能进行联网工作。PLC 为控制器，接受光 电传感器、磁性开关、光电编码器等传感器的输入信 号，控制气缸、电机完成规定的动作。输送单元为起 始单元，通过伺服电机驱动机械手在水平导轨上移动， 可实现精确定位，将工件搬运至指定位置。
2 分拣单元
分拣单元由 PLC、变频器、三相异步电机、旋转 编码器、金属传感器、光纤传感器、气缸、3 个物料 槽及其他辅助结构构成。 上位机编写的程序可下载到 PLC 上，PLC 通过控 制变频器实现三相异步电机启停以及运转速度、运转 方向的控制；编码器用于测算工件在传送带上的移动 距离；金属传感器和光纤传感器组合使用，可判别工 件的性质。由于分拣过程类似，本文仅考虑白色芯件 嵌入白色套件、黑色芯件嵌入黑色套件、金属芯件嵌 入金属套件的情况大；同样，电机下降时间越长，其旋转角度也越大。 所以，电机以不同的运行频率、不同的下降时间运行 时，停机后旋转角度不同，导致传送带不能将工件输 送至准确的位置，在料槽口左右有偏差，当偏差较大 时，气缸不能将工件推入料槽，这给工件分拣工作造 成了很大困难。
3 提高三相异步电机定位精度自适应控制方法
针对 YL-335B 型自动化生产线三相异步电机定 位精度受变频器设定的运行频率和下降时间的影响的 问题，提出一种提高三相异步电机定位精度的自适应 控制方法。 假设三相异步电机驱动传送带带动工件 A 运行， 将工件 A 运送到图 3(b)所示物料槽 2 的 P 点时停下， 由推料气缸 2 将其推入物料槽。为消除电机制动时滑 行距离的影响，实现工件 A 在电机不同速度（频率）、 不同下降时间的准确定位，需要经过如下 4 个步骤：
（1）编写控制程序。当工件 A 运行到物料口 2 中 心线位置 P 时（旋转编码器计数值为 3952），电机开 始制动。测量工件 A 在电机不同运行频率、不同下降。
（2）将运行频率设为自变量 f，下降时间设为自 变量 t，滑行距离设为因变量 d。将表 2 所示的实验数 据载入 Matlab 软件，进行多项式曲线拟合，得出滑行 距离 d 与运行频率 f 和下降时间 t 的数学关系式，图 4 所示为 Matlab 曲线拟合结果。
（3）基于式（1），编写电机控制程序，通过程序 运算，得出当工件 A 即将到达点物料槽 2 的中心线位 置 P 点时，电机应提前制动的位置点 P1，以抵消滑行 距离，实现电机停止的自适应控制，提高定位精度；
（4）当工件 A 到达 P1 时，程序控制电机开始制 动，经过一段距离滑行后，工件正好到达物料槽 2 中 心线位置 P 点并停下，实现准确定位。将自适应控制算法应用于电机停机控制后，实际停机时，工件位置 相对于 P 点的偏差。
4 结语
针对 YL-335B 自动化生产线实训考核设备分拣 单元中，因传送带滑行距离的不确定性导致工件不能 被准确地推入料槽的问题，提出多项式曲线拟合的方 法，得出滑行距离与下降时间和运行频率的数学关系， 可根据运行频率和下降时间自适应调节提前停止的 点。经实验证明，该方法提高了电机的定位精度，实 现了电机停机的自适应控制，使工件能被准确地推入 物料槽。
