新乡旋振筛转向电机控制原理与控制方案设计

一般来说，旋振筛设备的单闭环调速系统在采用转速负反馈和PI调节器后可以使系统稳定运行并实现转速无静差，但是单闭环系统不能完整按照需要来控制动态过程的电流或转矩，满足不了高动态性能的要求。即使在单闭环系统中加入电流截止负反馈环节，也只是靠负反馈作用来限制电流的冲击，并不能理想地控制动态电流。为带电流截止负反馈的单闭环调速系统启动过程的电流和转速波形示意图。对于电动搬运车转向电机控制系统这样需要经常正反转控制的场合，希望能够充分利用电机的允许过载能力，理想状态就是在启动时始终保持电流（转矩）为允许的较大值，使旋振筛设备的电机尽快启动；当转速稳定后，让电流立刻降下来，使转矩与负载平衡，从而实现稳定运行。

然而，实际情况是旋振筛设备的电流不可能实现跳变，理想情况并不能实现。为了尽可能达到理想的控制效果，实际应用中通常引入电流负反馈，设法使启动电流保持在一个近似恒定的较大值。待电机转速稳定后，利用速度负反馈控制使电机转速保持稳定。在转向电机控制系统中，被控对象（转向电机）的状态变量是电枢电流和电机转速。根据现代控制理论，状态变量反馈的理想控制方案是对每个状态变量进行反馈控制，通过分别配置各个极点以得到理想的动、静态特性。因此，本论文在设计旋振筛设备的转向电机控制系统方案时，采用转速、电流双闭环策略以实现被控对象状态变量的全反馈。外环为速度环，主要起抗负载扰动和稳定转速的作用；内环为电流环，主要起稳定电流和抗电压波动的作用。

在旋振筛设备的双闭环调速系统中，速度、电流控制器一般都采用PI控制方法，本论文为了获得更好的控制效果，在速度环引入模糊控制理论，设计模糊自适应PI速度控制器。在旋振筛的系统控制过程中，首先通过一个外接电位器，经A/D转换给出电机的参考速度。将电机当前的转动速度与速度参考值进行比较，得到速度误差信号；其次将速度误差信号传送到速度控制器，经控制器调节后得到相应的电流参考信号。该信号与检测到的电机相电流信号进行比较，差值经电流控制器调节后送给PWM发生器，后者将产生PWM信号并施加到逆变电路上。控制器通过控制逆变电流功率晶体管的通断时间和顺序，改变电机绕组的通电顺序和电流大小，从而实现旋振筛无刷直流电机的调速控制。

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