摘要：针对滚刺机的发动要求时刻短、惯性大，一起电机快速发动易发生较大超调量的问题，对操控体系的结构进行了剖析，并详细剖析了沟通异步电动机的滚动特性，依据引进积分环节对滚刺机操控体系的影响，规划了变速积分PID操控器，经过和传统电机发动办法以及与参加一般PID的电机发动相比较，仿真出驱动电机转速与时刻的呼应曲线，证明了变速积分PID在快速性和稳定性上都显着优于传统PID操控器，能够在3s内稳定地到达设定的最高速度。
导言
滚刺机用于钢厂连铸生产线体系中，对滚刺电机的快速发动操控能否有用是去除毛刺的要害，滚刺机辊重很大，要求在3s的时刻内到达设定的最高速度。因而，滚刺电机的发动应满意快速性、高精度、高自动化的要求。现在，滚刺电机仍选用传统的天然发动办法和参加一般PID (Proportion Integration Differentiation)进行发动操控。传统的发动办法时刻比较长，一般的PID操控器难于和谐快速性和稳定性之间的对立，在相当多的情况下，两者都不能获得令人满意的效果。近年来，电机快速发动的规划吸收新的操控思维，运用计算机的优势形成了含糊PID、自适应PID、神经网络PID、积分别离PID等多种操控器，获得了较为满意的效果。针对滚刺机惯性大的特色，将变速积分PID引进到鞍钢3号连铸机的滚刺机操控体系中，并进行了现场测验，结果表明，变速积分PID能够战胜滚刺机在快速发动时易发生较大超调量的问题。并用MATLAB对算法进行了仿真验证。
1 操控体系结构及功用要求
滚刺机发动操控体系主要由触摸屏、可编程逻辑操控器(Programmable Logic Controller， PLC)(S7-300型)和监测设备三大部分组成。体系组成框图如图1所示。
可编程逻辑操控器是整个操控体系的中心操控单元，PLC 直接与现场各类设备相衔接，对所衔接的设备施行监测与操控，它一方面接纳光电编码器传来的检测信号，另一方面将寄存器中的数据上传至触摸屏，触摸屏显现PLC供给的数据信息，并向PLC发送指令操控程序运转，完结操控功用。其间，变频器与PLC选用USS (United States Standard)协议对电机的运转状况进行操控和监督。图1中要求电动机能在3s内由停止快速到达700n/min方可到达要求。
2 体系模型的树立
1) 电机的定子电压方程为：
(1)
式中Ua、Ub和Uc为电机的定子电压，ia、ib和ic为电机的定子电流，ψa、ψb和ψc为电机的定子绕组磁链，r1为电机的定子绕组电阻，p1为对时刻的微分算子。
2) 转子电压方程为：
(2)
Ua、Ub和Uc为电机的转子电压，ia、ib和ic为电机的转子电流，ψa、ψb和ψc为电机的转子绕组磁链，r2为电机的转子绕组，p1为电阻对时刻的微分算子。
3)异步机的磁链方程为：
(3)
4) 电动机旋转运动方程为：
(4)
稳态时可简化为：
(5)
其间，
，Lr为定子自感，Lm为定子和转子之间的互感，p为极对数，ω1为定子供电电源角频率，U1为定子相电压有用值，s为转差率，r1和L1l为定子电阻和漏抗，r2和L2l为折算到定子的转子电阻和漏感，Ln为折算到定子的转子自感，ψ23和L23为转子三相组成的磁链和电流矢量幅，θ22为ψ23和I23的相位差，IT23为ψ23和I23笔直方向上的重量，IT23为定子三相组成矢量电流I13在ψ23笔直方向上的重量。
5) 汇总定、转子电压方程和磁链方程，再加上电机的运动方程，咱们能够得到根本微分方程表明的沟通电机数学模型 如下：
(6)
由上式以及滚刺机的实践状况得出沟通电机动态结构图如图2所示。
沟通电机小信号时的近似传递函数为[2-3]：
负载在电机轴上的有用滚动惯量与减速比的平方成反比，即
故负载能够忽略不计，只对电机进行数学建模。依据电机所选类型及主要参数可得电机的传递函数：
(8)
依据图3速度呼应曲线能够得到传统的电机天然发动速度平稳，操作操控便利，保护简略，但体系存在着静差，一起发动时刻太长。
3 PID操控体系
依据图3速度呼应曲线能够得出电机的天然发动不能满意电机快速发动的要求，在操控体系中最常用的算法是PID 操控。惯例的PID 操控体系由PID 操控器和被控目标组成，其操控体系原理如图4所示，操控规则为：
(9)
其间
， t为采样序号。
依据Ziegler-Nichols整定经历公式，取
。一般的PID操控器引进积分环节的意图是消除静态差错，进步操控精度。但是在发动和开端阶段，体系的设定值和检测值或许存在较大的误差，这个时分有积分效果会形成PID运算中积分的堆集，使得操控量超越执行机构或许的最大动作规模，会引起较大的超调，乃至引起体系的震动。因而，考虑运用变速积分PID，依据误差的改变，调整参加的积分效果，既能削减超调量，又能使操控功用得到较大的改进。
本文来源于我国科技期刊《电子产品世界》2016年第9期第61页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
