口袋布自动缝制设备多电机偏差耦合同步控制技术研究.pdf
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1、第23卷第2期2023年6月0引言传统的人工流水线加工方式,人工成本高,加工效率还低1。为加快生产效率,很多服装企业已经利用口袋布自动缝纫设备,替代人工流水线加工的方式2,通过口袋布自动缝纫设备,完成全部缝制任务,提升服装企业的经济效益3。口袋布自动缝纫设备使用过程中,需要多个电机同时工作,而多电机因为驱动与负载扰动等因素,导致多电机同步性能较差,不能满足生产需求4-6。为提升口袋布自动缝纫设备的缝制精度,需研究多电机偏差耦合同步控制技术。例如,耿强7等人依据线性系统校正原理,设计改进型多电机偏差耦合控制器,利用输出选择函数,提升跟踪误差补偿精度。该技术可有效完成多电机偏差耦合同步控制。张永龙
2、8等人按照多电机启动原理,将补偿器与偏差耦合同步控口袋布自动缝制设备多电机偏差耦合同步控制技术研究王伟(安庆职业技术学院,安徽 安庆 246003)【摘要】通过结合自适应RBF网络与PID控制器,设计口袋自动缝制设备多电机偏差耦合同步控制器;以口袋布自动缝制设备多电机的跟踪误差与同步误差以及对应的变化率为多电机偏差耦合同步控制器中PID控制器的输入;利用自适应RBF网络在线调整PID控制器参数,由参数调整后的PID控制器输出多电机偏差耦合同步控制量。实验证明:该技术可有效在线调整PID控制器参数,完成多电机偏差耦合同步控制;在负载干扰情况下,多电机偏差耦合同步控制的超调量较小,具备较好的同步控
3、制抗干扰性。【关键词】口袋布;自动缝制设备;多电机;偏差耦合;同步控制Research on Multi-motor Deviation Coupling Synchronous ControlTechnology for Automatic Pocket Cloth Sewing EquipmentWang Wei(Anqing Vocational and Technical College,Anqing 246003,China)【Abstract】By combining adaptive RBF network and PID controller,a multi-motor dev
4、iation coupling synchronous con-troller for automatic pocket sewing equipment is designed.The tracking error,synchronization error and correspondingchange rate of the multi-motor of the pocket cloth automatic sewing equipment are taken as the input of the PID controller inthe multi-motor deviation c
5、oupling synchronization controller.Adaptive RBF network is used to adjust PID controller param-eters online.The parameter adjusted PID controller outputs multi-motor deviation coupling synchronous control quantity.Theexperiment shows that the technology can effectively adjust the parameters of PID c
6、ontroller online,and complete the syn-chronous control of multi-motor deviation coupling.In the case of load disturbance,the overshoot of multi-motor deviationcoupling synchronous control is small,and it has better anti-interference performance of synchronous control.【Keywords】pocket cloth;automatic
7、 sewing equipment;multi-motor;bias coupling;synchronous control中图分类号TB486+3文献标识码A文章编号1674-3229(2023)02-0027-05收稿日期2022-12-15作者简介王伟(1985-),男,硕士,安庆职业技术学院副教授,研究方向:服装技术、服装设备及舒适性。2023年6月第23卷第2期廊坊师范学院学报(自然科学版)Journal of Langfang Normal University(Natural Science Edition)Jun.2023Vol.23 No.227廊坊师范学院学报(自然科学版
8、)2023年6月第23卷第2期制器相结合,完成同步控制。在误差允许范围内,对多电机偏差耦合同步控制精度较高。但这两种技术均不具备自学习性,无法根据外界环境的变化,自动调整同步控制过程,影响同步控制效果。因此,研究口袋布自动缝纫设备多电机偏差耦合同步控制技术,可降低同步控制误差。径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络,具备较优的自适应学习能力,可根据外界变化,自动调整控制器参数,提升控制效果9,10。1多电机偏差耦合同步控制技术1.1口袋布自动缝纫设备多电机同步控制结构RBF网络的自适应学习性能较优11-13,为此将自适应RBF网络和PID(Proportion
9、 Integration Differentiation,比例-积分-微分)控制器相结合,设计口袋布自动缝纫设备多电机偏差耦合同步控制器,其结构如图1所示,令各台电机的给定与反馈转速为*1,*2,*n和1,2,n。图1多电机偏差耦合同步控制器结构图1中,口袋布自动缝纫设备电机数量是n;跟踪误差是ei()t=*i()t-i()t-1。电机间的同步误差是ci1,ci2,cin;ei()t与ci1,ci2,cin对应的控制器输出是hi0()t,hi1()t,hi2()t,hin()t;电机控制量是hi()t。按照偏差耦合同步控制原理,定义ci1,ci2,cin,表达公式如下:ci1()t=i()t-
10、1()tci2()t=i()t-2()tcin()t=i()t-n()t(1)为确保口袋布自动缝纫设备内各电机速度能够同步运行14,则需各台电机的跟踪误差与同步误差稳定收敛15,即需要符合的条件为:limtei()t=limt*i()t-i()t-1=0limtci1()t=limti()t-1()t=0limtci2()t=limti()t-2()t=0limtcin()t=limti()t-n()t=0(2)口袋布自动缝纫设备内各电机的转速控制量为:h1()t=h10()t+h12()t+h1n()th2()t=h20()t+h21()t+h2n()thn()t=hn0()t+hn1()t
11、+hnn-1()t(3)1.2自适应RBF网络PID的偏差耦合同步控制的实现口袋布自动缝纫设备多电机偏差耦合同步控制器中,在自适应RBF网络PID控制器内输入电机转速跟踪误差ei()t与同步误差cin()t,将ei()t与cin()t记作E=ei()t,cin()t,对应的误差变化率ei()t与cin()t,ei()t与cin()t记作E=ei()t,cin()t。将自适应RBF网络作为辨识器,用于跟踪口袋布自动缝制设备多电机的变化情况,得到Jacobian阵信息,根据该信息,在线调整 PID 控制器参数。通过调整后的PID控制器,输出口袋布自动缝纫设备多电机偏差耦合同步控制量h1,h2,hn
12、;计算公式如下:h()t=KPE()t+KP0tE()t dt+KDdE()tdtKI(4)其中,比例、积分与微分参数是KP、KI、KD。RBF 网络的输入样本是H()t=h1()t,h2()t,hn()t,样本数量是n;高斯基函数是Z=z1,z2,zm,隐层单元数量是m,隐层输出zj为:zj()t=e-h()t-sj222j(5)其中,第j个隐层单元的中心矢量是sj;宽度是j。28第23卷第2期2023年6月RBF 网络16的权值是W=w1,w2,wn,网络输出为:h()t=w1z1()t+w2z2()t+wnzn()t(6)其中,h()t代表PID控制器的期望输出。利用自适应算法,确定RB
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