一种基于模糊PID控制倍捻机多同步机主从控制系统的制作方法

本实用新型属于倍捻机电气控制系统领域，具体地说，涉及一种基于模糊PID控制倍捻机多同步机主从控制系统。

背景技术：

现阶段倍捻机加捻电机多采用带传动方式传动，由于电机出力点不同，会出现松边和紧边的问题。为解决这一问题，采用双电机出力，一般使用一个异步变频器使用VF控制方式驱动两个电机来实现，该电机为异步电机。

近年来能耗指标成为倍捻机技术指标。为降低能耗，提高电能利用率，采用永磁同步电机替代异步电机，功率因数从异步电机的85％提高到永磁同步电机的95％；因永磁同步电机特性决定无法使用一个同步变频器驱动两个电机，强行使用一个同步变频器驱动会导致电机失速等不稳定现象发生，使用一个永磁同步电机又会出现带传动的松边和紧边问题，这些均影响着倍捻机的质量。

中国专利申请号201620131237.8，公开日2016年7月27日的专利文件，公开了一种倍捻机的双永磁同步电机同步控制系统，该控制系统包括安装于倍捻机的同步带两端的机头永磁同步电机及机尾永磁同步电机，所述机头永磁同步电机及机尾永磁同步电机均为无速度传感器的永磁同步电动机；所述控制系统还包括安装于机头永磁同步电机上的主变频器及安装于机尾永磁同步电机上从变频器，主变频器由主控制器控制，主变频器通过RS485协议与从变频器连接。该实用新型通过在倍捻机的同步带两端安装带有变频器的永磁同步电机，使得前后电机的速度、力矩等参数始终保持一致，避免了因负载扰动等因素造成的两台电机速度不同步，实现了两台永磁同步电动机的高精度开环同步运转，从而有效地提高了锭速的匀率及纱线的捻度一致性。但该实用新型存在的缺陷是，主从变频器之间采用RS485协议通讯速率较低，通讯失败率较高，尤其是同时支配卷绕、横动电机使用时，其控制电机的同步性和实效性不能满足精度要求。

中国专利申请号201610485476.8，公开日2016年10月12日的专利申请文件，公开了一种基于模糊PID的主从式多电机同步控制方法，其中，从电机采用模糊PID控制器。模糊PID将传统PID控制与模糊控制结合，它能根据环境的变化，实时地调整PID的三个参数，实现PID参数的自整定，模糊PID在工业实际应用中有着非常重要的作用。该发明提出的基于模糊PID的主从式多电机同步控制方法，当主电机受到扰动而发生速度变化时，由于从电机采用的是模糊PID控制器，它能感知主电机的速度变化，实时地调整PID控制器的三个参数，以便跟随主电机的速度，实现主从电机间的高精度同步。该专利给出了模糊PID控制器实现多同步电机主从控制功能，以提高同步精度；如何将其应用至倍捻机多同步机主从控制系统中以提高倍捻机加捻电机的同步性是提高倍捻机加捻精度的关键。

技术实现要素：

1、要解决的问题

针对现有倍捻机加捻电机主从电机同步性和实效性较差的问题，本实用新型提供一种基于模糊PID控制倍捻机多同步机主从控制系统，通过采用CAN总线通讯，并结合模糊PID算法，提高了倍捻机加捻电机主从电机的同步性和实效性。

2、技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

一种基于模糊PID控制倍捻机多同步机主从控制系统，包括主永磁同步电机、从永磁同步电机、主同步变频器和从同步变频器，所述的主同步变频器和所述的从同步变频器通过CAN总线连接；所述的主同步变频器通过主模糊PID控制器与所述的主永磁同步电机连接；所述的从同步变频器通过从模糊PID控制器与所述的从永磁同步电机连接。

优选地，所述的主同步变频器通过直流母线与卷绕变频器连接；所述的从同步变频器通过直流母线与横动伺服驱动器连接。

优选地，所述的主同步变频器通过485总线与控制器双向连接。

优选地，所述的卷绕变频器和所述的横动伺服驱动器均通过485总线与控制器双向连接。

优选地，所述的控制器上连接设置有若干传感器。

优选地，所述的传感器包括定速传感器、限速传感器、原点传感器、横动左极限传感器和横动右极限传感器。

3、有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型在倍捻机的加捻电机主从永磁同步电机之间设置CAN总线，其传输速率高，通讯失败率极低，有可靠的错误处理和检错机制，这些对于从变频控制从电机的速度和力矩跟随主变频的控制主电机的同步性和时效性会提高很多；

(2)本实用新型主同步变频器与卷绕变频器之间、从同步变频器与横动伺服驱动器之间均设置直流母线，在同步的前提下，考虑到直流母线上电能的支配，能把这部分电能支配给给卷绕、横动电机使用，确保断电同步停机正常运行；

(3)本实用新型主同步变频器与主永磁同步电机之间、从同步变频器与从永磁同步电机之间设置模糊PID控制器，能进一步提高主从电机之间的同步性；

(4)本实用新型在数据读取方面，通过控制器读取主同步变频，主同步变频读取从同步变频的分段方式，确保数据的时效性。

(5)本实用新型结构简单，设计合理，易于制造。

附图说明

图1为主从同步电机装置的结构示意图；

图2为本实用新型的系统结构示意图；

图3为本实用新型的系统拓扑图。

图中：100、主永磁同步电机；200、从永磁同步电机；101、卷绕电机；102、卷绕变频器；201、横动电机；202、横动伺服驱动器；

1、三相电源；3、CAN总线；4、485总线；5、控制器；6、传感器；7、直流母线；

11、主同步变频器；21、从同步变频器；12、主模糊PID控制器；22、从模糊PID控制器。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。

实施例1

如图1所示，双电机驱动倍捻机加捻系统能有效避免出现传动带传动产生的松边和紧边问题。

但双电机之间的同步性问题降低了倍捻机工作质量，为此，本实施例采用如下技术方案。

如图2所示，一种基于模糊PID控制倍捻机多同步机主从控制系统，包括主永磁同步电机、从永磁同步电机、主同步变频器和从同步变频器，

主同步变频器和从同步变频器均由三相电源1提供电力；

所述的主同步变频器和所述的从同步变频器通过CAN总线连接；所述的主同步变频器通过主模糊PID控制器与所述的主永磁同步电机连接；所述的从同步变频器通过从模糊PID控制器与所述的从永磁同步电机连接；

本实施例中主模糊PID控制器和从模糊PID控制器均采用相同的模糊PID算法和矢量控制；

所述的主同步变频器通过直流母线与卷绕变频器连接；所述的从同步变频器通过直流母线与横动伺服驱动器连接；双同步变频器共同支配直流母线电能，分配给卷绕电机101、横动电机201使用，确保断电同步停机正常运行。

所述的主同步变频器通过485总线与控制器双向连接；

所述的卷绕变频器和所述的横动伺服驱动器均通过485总线与控制器双向连接。

如图3所示，所述的控制器上连接设置有若干传感器；

所述的传感器包括定速传感器、限速传感器、原点传感器、横动左极限传感器和横动右极限传感器。

本发明采取双同步变频器驱动双永磁同步电机，采用主从驱动，驱动方式为矢量控制，既满足永磁同步电机特性使用单同步变频器驱动，又避免出现传动带传动产生的松边和紧边问题；同步变频器和永磁同步电机均分主机、从机；控制器通过485通讯给主同步变频器发送启动和频率指令，主同步变频器使用模糊PID算法控制主永磁同步电机；主同步变频器通过CAN总线通讯给从同步变频器发送时时频率指令和转矩指令，频率指令控制从同步变频器速度，转矩指令控制从同步变频器力矩，从同步变频器使用模糊PID算法控制从永磁同步电机。从同步变频器处理及响应时间仅为2ms，从而实现从永磁同步电机和主永磁同步电机的时时跟随，速度和力矩时时匹配，达到同步传动效果。

本发明主同步变频器通过CAN总线通讯读取从同步变频器内部电机频率、电流、转矩等数据，存储到主同步变频内部寄存器；控制器通过485通讯读取主同步变频器内部寄存器，从而获得主、从同步变频器内部电机频率、电流、转矩等数据。