核心提示：　　高響應直線電機控制系統的研究謝經明，程立，艾武，杜志強，陳幼平，周德（華中科技大學，湖北武漢430074）了直線電機的數學模型。在此基礎上，提出采用PC+DSP的控制系統硬件結構，以及PID控制軟

　　高響應直線電機控制系統的研究謝經明，程立，艾武，杜志強，陳幼平，周德（華中科技大學，湖北武漢430074）了直線電機的數學模型。在此基礎上，提出采用PC+DSP的控制系統硬件結構，以及PID控制軟件方法。通過仿真和，電機運動軸和杯套固定在一起，杯套上纏繞有線圈，線圈置于永磁體產生的磁場中，當線圈中通有電流時，根據左手定則即可判定杯套和軸的運動方向，要改變軸的運動方向，只要改變線圈中的電流方向即可。在杯套的兩側都裝有彈簧，且彈簧的兩端都固定。這樣在軸運動時既受到磁場力又受到彈簧力，同時還應考慮運動軸與固定機座之間的摩擦力。因此可知電機運動時動力學方程為：L――線圈繞組的有效長度K――彈簧的彈性系數f――軸運動時和機座之間的摩擦力m動子（杯套、線圈以及運動軸）的質量當線圈在磁場中運動時會產生感生電動勢，則由電壓平衡關系有：V――軸的運動速度即線圈切割磁力線的速度R繞組電阻La――線圈的電感要使直線電機作高速往復運動，就必須給它施加周期性的外力。由于控制算法采用的是PID算法，對于PID算法來說，并不需要模型很精確，因此在下面的分析中不考慮摩擦力，以使問題簡化。為使運動平穩，最好施加成正弦或余弦變化的力，稱為策動力。設策動力為Hcos叫，則當軸作高速往復運動時，動子作受迫振動。物體作受迫振動的微分方程為：阻尼系數策動力的最大值，稱為力幅w――策動力變化的角頻率=H，由于摩擦系數很小，在此忽略摩擦力。則可得（式的解為：將（）式代入（3）式，可得處于穩定狀態的受迫振動的振幅為：由此可見，對于受迫震動來說，其振幅與加在其上的策動力的最大值成正比。由于任一彈簧-振子系統都有其固定的固有頻率，要想使其在外加策動力的作用下達到需要的頻率t就應該給它施加頻率也為⑴的策動力。

　　2伺服控制系統作相應處理。同時DSP板還通過串行通信接口模塊（SCI）與PC機的串口連接，這樣可以通過PC機上的控制界面輸出命令和參數到DSP板來對電機進行控制；EP引腳用于接收來自光柵尺的正交編碼脈沖信號，它是以DSP的通用定時器T2作為時基的，可以對輸入的脈沖進行加或減記數，而記數的加減取決于光柵尺的移動方向，如果朝一個方向為加記數，則另一個方向則為減記數。隔離電路主要用于將DSP板和驅動部分通過光電耦合器隔離起來，防止驅動部分對控制部分的干擾和高電壓進入控制板而導致DSP板的損壞。

　　2.2控制策略在電機的運動控制中，主要實現2種操作：精確定位（點動）和往復運動。其中精確定位是以PID算法來實現，由（1）式可知，位移x由電磁力BLi推動動子運動而產生，而BL為常數，所以也就是由流過電機繞組線圈的電流決定。以給定位移s和實際位移x的差值作為PID算法的輸入，經控制板（此處為DSP板）處理后由DA口輸出一定電壓經隔離電路處理后輸入功率放大器，功率放大器自身帶有電流環，它接收到從DSP板的DA口輸出的電壓后輸出一定電流來驅動電機運動，直到運動到指定的位置（在給定的誤差范圍之內）DA口只能輸出正向電壓，經隔離電路后變為雙極性電壓，且滿足關系為：U=2.5―2Vda淇中U為驅動器經隔離電路后的輸出電壓，Vda為DA口輸出電壓）。這就是實現電機精確定位運動的控制方案。

　　為實現電機一定頻率的往復運動，并達到給定的振幅，可以先在電機繞組線圈中通以一成余弦變化的電流，其頻率即為要求電機運動達到的頻率。則由上面的分析可知電機的電磁力也是成余弦變化的，即加在電機上的策動力的頻率為要求電機運動達到的頻率。因而電機的動子做受迫振動，其振動頻率為所要求的頻率。為使動子運動在某一位置的一側（經常是零位），應在零位電壓上疊加一取值均為正或負的包含正弦分量的電壓。在這里電機的接線是當電壓減小時，電機軸往外運動，大時往里運動。設A電機在零位時的DA口輸出電壓為V*，則當要電機往外運動時需在DA口輸出電壓為：度口是12位的，可輸出值的變化范圍為0~4095（對應于0~5V），因此還應滿足0　　控制算法采用量式數字PID算法，對于PID控制的一個重要環節是控制參數Kp、Ti、Td的確定。在對電機特別是高頻響的直線電機的控制中，首先要求系統是穩定的，在給定值變化時，被控量應能迅速、平穩地跟蹤，且超調量要小葉云岳。直線電機原理與應用。北京：機械工業出王言福。大學物理。北京：國防科技大學出版社，王曉明。電動機的單片機控制。北京：北京航空航天大學出版社，2002.艾武，程立，杜志強，陳幼平。基于DSP的直線電機位置檢測與控制技術。機械與電子，2004（2）：9一學機械科學與工程學院講師博士，研究方向為數控技術。網絡控制和智能控制。

　　高精鋁板帶項目由漢江集團公司新建的高精鋁板帶項目，擬建地點初步選定在武漢漢陽經濟技術開發區，投資總額達到114 000萬元。生產規模為年產8萬噸高精鋁板帶，采用進口單機架雙卷取熱軋機供坯和進口冷軋機精軋。主要產品為1XXX、3XXX、5XX X系列0.10~3.0mm的鋁板帶材。主要有熔鋁爐、保溫爐、鑄造機、在線式鋁熔煉凈化裝置、鑄錠銑削機、加熱爐，熱粗軋+4機架熱連軋機等關鍵設備。根據市場需求，計劃年產散熱器復合箔0. 5萬噸、建筑裝飾板2.5萬噸、印刷用PS版基板1.5萬噸、雙零鋁箔坯料2. 5萬噸，其它板帶材1萬噸。