异步电机定位控制的研究[转帖]WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
摘 要:本论文主要研究在不同负载下异步电机的定位情况。由于电机负载的不确定性，应用模糊控制，通过PLC编程用程序控制电机的制动，取得了较好的结果。 plcjs.技.术_网
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1 前 言 plcjs.技.术_网
异步机定位，为异步电动机在运转过程中的准确停车问题。应用于自动化生产线中。例如:在主轴高速运转的机床停车时，由于其刀具与主轴的结合处有一个起固定作用的凸起部分，当电机静止时，为了顺利取下刀具，并换用下一刀具，要求主轴的凸起部分总是停在一固定位置，以便刀具能顺利安装吻合。 WWW_PLCJS※COM－PLC－技.术_网(可※编程控※制器技术门户)
20世纪70年代到80年代中期，直流电气控制系统占据主导地位，80年代以后，由于控制理论及方法均有突破性进展，使交流电机控制得到迅速的发展，逐渐占据了主导地位。交流电机定位控制的研究经历了较长阶段，传统做法是采用机械挡块来定位。 目前，在各个行业中所用的定位方式可分为四种:机械定位，电气定位,空气定位，光学定位。而采用电气方式的定位控制系统，现在世界上只有德国具有实际产品，在国内尚属空白。由于电气定位控制系统一般是以数字方式工作的，故可以提高精度，十分简便，易于和计算机，PLC等各种控制电路匹配，多用于数控机床或工业机器人的自动定位机构，适用范围广。 WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
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2 方案设计 P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
在三相交流异步电动机制动的开始阶段，采用常用的变频器控制，当转速降至某一较低值(如50转/分)，切换至本系统。由于交流电机是强耦合，多变量，非线性的复杂受控对象，较难建立其精确的数学模型，而模糊控制并不需要建立精确的被控对象的数学模型，具有较强的鲁棒性。在实际工作中，电机所带的负载是不确定的，但有一定范围的。通过模糊控制来确定定位在某一范围内。交流电机的能耗制动是电机主轴转速为零时，制动转矩为也零，所以，在电机的制动方式选择上采用能耗制动的方式。 P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
能耗制动 WWW_P※LCJS_CO※M－PLC－技－.术_网
异步电动机的能耗制动，是将电动机的定子绕组从三相电源上拉开，立即给定子绕组通入直流电流。无直流电源时，可以采用图1a所示的电路;若有直流电源，可采用图b所示的接线方式。图1所示的线路中，接触器KM1的常开接点闭合时，电动机定子接到三相交流电源上，电动机运行于电动状态。若要能耗制动，则使接触器XK的线圈断电，电动机脱离三相交流电源。立即使接触器KM2的线圈有电，KM2的常开接点闭合，定子两相绕组内通入直流电源。 WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网
制动的物理过程 P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
将定子绕组从三相电源断开，通入直流电时，定子磁场从旋转状态变为位置固定，大小不变恒定磁场，由于机械惯性的影响，转子仍以顺时针方向旋转，转子导体切割恒定磁场。由于切割方向与电动状态时相反，所以产生的转子感应电势和感应电流的方向，也与电动状态时相反，致使电动机的转矩反向，变为逆时针方向。转矩M与转速n方向相反，为制动状态，把异步电动机的动能变为电能，消耗在电动机转子电路的电阻上，所以叫能耗制动。电动机在其转矩和负载转矩的共同作用下，很快降速。当转速等于零时，转子导体不再切割磁场，转子感应电势和感应电流减小到零，电动机不再产生电磁转矩，从而可以控制生产机械精确停车。 W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
分析是基于Xm =常数的条件进行的。能耗制动过程中励磁电抗Xm不是常数。但由于Xm的变化对电机的运行影响不大，所以在理论分析时认为Xm是常数。采用能耗制动时，既要有较大的制动转矩，又不要使定，转子回路电流过大，对图3所示的接线方式，可用如下关系确定异步电动机定子直流励磁电流I_和转子回路所串电阻RΩ。 WWW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
鼠笼式异步电动机 I-=（4～5）I0 P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
绕线式异步电动机 WWW_PLC※JS_COM－PLC－技.术_网(可编程控※制器技术门户)
I-=（2～3）I0 P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
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I0为异步电动机的空载电流，一般 I0=（0.2～0.5）I1e WWW_P※LCJS_CO※M－PLC－技－.术_网
这样确定I_后，可使最大转矩:Mmm=（1.25～2.2）Me WW.W_PLC※JS_C,OM－PL,C－技.术_网
即可实现快速停车。 P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
模糊控制器 P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户