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外文翻译--反馈控制电磁振动给料器 中文版.doc

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外文翻译--反馈控制电磁振动给料器 中文版.doc

硬币自动分选清点机械设计1附录Ⅰ外文翻译(中文)反馈控制电磁振动给料器(应用双自由度比例加积分加微分控制器的非线性元)TomoharuDOI,KojiYOSHIDA,YutakaTAMAI,KatsuakiKONO,KazufumiNAITOandToshiroONO电磁式振动给料机是一种用于自动称重机的传输设备。现有的送料器是由前馈控制,所谓的发射角控制,无法使突然出现的干扰无效。在这项研究中,我们考虑采用一种反馈控制这种馈线系统。首先,我们给出对于振动部分和电磁力部分模型的两个细节。其次,反馈控制系统是为电磁振动给料器构建的,我们提出一个运用非线性元件两自由度比例加积分加微分(PID控制器)控制器。下一步,我们还采用反馈控制的馈线与标准槽。最后,我们考虑一种方法兼容多种槽调整的非线性因素。在一些实验结果的基础上,我们证实了双自由度PID控制比传统的角发射控制更加有效。关键词振动控制,喂料机,非线性控制,电磁作动器,双自由度PID控制,建模1、绪论对于各种食品制造业的包装过程,自动秤是一个非常重要的设备。自动秤发展于1973年,后来得到改进,从而成为高度精确和有效的。电磁振动给料器在这篇文章中被认为是一个重要的用于系统地传输材料给称重单位的传输设备。然而,在发射角控制(前馈控制)被用于给料器至今,仍未得到进一步的完善。在这项研究中,我们提出一个运用非线性元件的两自由度的PID控制器的反馈控制系统构建于电磁振动给料器下。首先,我们给予振动部分和电磁力部分模型的细节。下一步,我们还采用对于给料器标准槽的反馈控制。然后,我们考虑一个方法兼容各种槽调整的非线性因素的两自由度PID控制器。在一些实验结果的基础上,我们证实了双自由度PID控制比传统的角发射控制更加有效。2、电磁振动给料器硬币自动分选清点机械设计22.1给料器的概要及其传输原理图1.显示的是一个给料器。术语料槽是指用于运输的钢板形状的管道。料槽可以很容易地改变,以配合运输对象。料槽是靠平行板弹簧和位于料槽底下的电磁线圈支持的。板弹簧和线圈是固定在基座上的。该基座是由三根螺旋弹簧支承着的。所有部件,除了料槽,被称为直属零件和所有设定的部分,包括料槽,被称为送料器。料槽连接到基座的钢板弹簧,因此,这一系统基本上相当于一个质量弹簧系统的共振频率ω。如果在共振频率ω下被驱动,送料器将做共振运动。共振现象是高效率的,因为少量的电源作为输入可以造成大位移量的出现。图1电磁振动送料器图2输送过程图2所示为运输物料的过程。阴影箭头表示料槽振动时物料的移动方向。图2(i)表明送料器处于平衡位置。最初,当电流流向电磁铁线圈(以下简称线圈),由电磁力的作用料槽向左移动到更低的位置(见灰色箭头),就如图2(ii)所示的那样。在此期间,料槽内输送的物料向重力方向移动(见白箭)。当关闭电源开关,板弹簧和料槽将推进运输对象向右上方移动(见灰色箭头),如图2(iii)所示。在这种方式下,被输送的物料缓慢前行。送料器将在共振频率ω的驱动下重复图2(ii)和(iii)中的步骤。2.2振动机械因素的模型图3所示为送料器振动因素的模型。这一模型中术语的坐标轴,使用的变量和参数被列表1中。模型的一个关键要素是料槽的移动方向是被固定了的。然后,下面的线性动态模型,四阶可得出的详细模型的振动。硬币自动分选清点机械设计3M,K是对称矩阵(符号显示对称元素)如下所示因此,本模型(1)是有用的设计振动因素。模型(1)对应的特征频率符合实验模态分析的结果。图3振动因素模型图4电磁线圈模型送料器的主振弹簧是由一些板弹簧组成的。该模型没有考虑非线性特性的弹簧元(1)(2),这改变了共振频率按照振幅变化的共振。表1模型中用到的参数表2料槽的特性硬币自动分选清点机械设计42.3电磁驱动要素我们采用的电磁悬浮(3)模型技术就如图4中模型显示的那样。在图4中e,i和R分别表示线圈的电压,线圈电流和线圈电阻。线圈和料槽之间的电感z被表达的功能为LzZQL1z)(。其结果是,电磁力F可表示为zzLiF212(2)线圈和电流之间的关系可以表达为}{izLdtdRie(3)Q、Z和L为线圈决定的常数。使用公式(1)、(2)、(3)可以在计算机上构建一个仿真的送料器。此外,状态空间模型可以由公式(1)、(2)、(3)得出一个线性均衡器。3.实验控制系统的结构3.1反馈系统的结构图5显示的是一个反馈系统的结构。反馈系统的操作变量(以下简称振幅能量为AP,AP是个无纲量)是一个存在发射角控制的变量(以下简称FAC,它的详情稍后给出)。测量变量,控制变量,命令变量假定振幅为料槽与线圈表面的距离(以下简称间隙振幅为mpaG)z。由FAC、激励系统和振动因素组成的部分被称为控制系统。图5显示的结构来实现取消和干扰,以改善其跟踪特性的命令变量的两自由度PID控制器。这种结构成为一个现有FAC系统的内置结构,,它描述了两自由度PID控制器的一般结构(5)(6)。因此,如果操纵变量FBu如图5所示,当由于反馈控制器而使系统变得不稳定时将会关闭,这结构将符合当前的常规系统。因此,这种结构已成为故障安全系统。图5反馈系统结构图6实验系统3.2送料器和料槽在实验中的使用图6显示了设立的实验系统。这个实验送料器可运输约10公斤的最高质量,但是送料器通常由约0.1公斤的质量驱动。这个送料器的共振频率f是40Hz。

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