一種同步牽引系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種牽引機(jī)械裝置，特別涉及一種同步牽引系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，很多現(xiàn)有技術(shù)中的中空板牽引機(jī)只有下輥有動(dòng)力，上輥是被動(dòng)。因?yàn)槭且慌_(tái) 減速機(jī)帶動(dòng)鏈輪，然后帶動(dòng)下輥齒轉(zhuǎn)動(dòng)，工作時(shí)上輥不能跟下輥壓的很緊，壓緊的容易導(dǎo)致 中空板變形。這樣導(dǎo)致了上輥在不能壓緊的情況下出現(xiàn)打滑的現(xiàn)象，并且下部傳動(dòng)的齒輪 為直齒齒輪，傳動(dòng)的間隙比較大，誤差隨之而來。
[0003] 而現(xiàn)有技術(shù)中的一些中空板牽引機(jī)也帶有上下輥分別有動(dòng)力的雙動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)， 及其相應(yīng)的同步裝置。但這種同步裝置的PID控制器的參數(shù)設(shè)定具有一定的缺陷。
[0004] PID控制器的重點(diǎn)和難點(diǎn)就是確定比例系數(shù)KP，積分系數(shù)Ki和微分系數(shù)K D，即PID 控制器參數(shù)的整定。目前，國內(nèi)外對(duì)于PID參數(shù)整定的方法也有多年的研宄經(jīng)驗(yàn)。工程上通 常采用的整定方法有擴(kuò)充臨界比例梯度法（Ζ-Ν法）、衰減曲線法、歸一化法等。其中擴(kuò)充臨 界比例梯度法和歸一化法實(shí)質(zhì)上一樣，思想是先去掉微分和積分作用，使控制系統(tǒng)為單純 的比例控制，逐漸加大比例系數(shù)，使系統(tǒng)出現(xiàn)等幅震蕩，此時(shí)控制系統(tǒng)的比例系數(shù)稱為臨界 比例增益K c，振蕩周期稱為臨界振蕩周期Tc，然后根據(jù)控制度和經(jīng)驗(yàn)公式確定比例系數(shù)ΚΡ， 積分系數(shù)&和微分系數(shù)K d三個(gè)參數(shù)。飛升特性曲線法指當(dāng)已知系統(tǒng)的過渡過程曲線，用作 圖法來確定系數(shù)的滯后時(shí)間，被控對(duì)象的時(shí)間常數(shù)和兩者的比例，然后查表求得PID控制 參數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供了一種上下同步牽引機(jī)及其控制裝置。本 發(fā)明克服現(xiàn)有中空板牽引機(jī)的不足，采用上下傳動(dòng)，在減速機(jī)傳動(dòng)的同時(shí)上下輥全部同步 傳動(dòng)，這樣可以連續(xù)不間斷的同步讓牽引不打滑，加大摩擦力，大大提高了生產(chǎn)效率，中空 板牽引機(jī)從傳統(tǒng)的平鍵連接改成平鍵+漲緊套連接，提高了斜齒輪與輥軸的誤差，改善了 傳動(dòng)性能。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種同步牽引系統(tǒng)，包括：上輥，下輥，齒輪， 齒輪軸，所述牽引機(jī)設(shè)有主動(dòng)系統(tǒng)；所述主動(dòng)系統(tǒng)通過減速機(jī)帶動(dòng)鏈輪，鏈輪帶動(dòng)下部輥 筒，下部輥筒帶動(dòng)下齒輪，實(shí)現(xiàn)下齒輪帶動(dòng)上齒輪的上下同步傳動(dòng)。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明又提供了一種同步牽引系統(tǒng)，包括：上輥，下輥，齒 輪，齒輪軸，所述牽引機(jī)設(shè)有從動(dòng)系統(tǒng)；從動(dòng)系統(tǒng)直接帶動(dòng)下部輥筒，下部輥筒帶動(dòng)下齒輪， 然后下齒輪帶動(dòng)上齒輪實(shí)現(xiàn)上下同步傳動(dòng)。
[0008] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了一種同步牽引系統(tǒng)，包括：上輥，下輥，齒 輪，齒輪軸，所述牽引機(jī)設(shè)有主動(dòng)系統(tǒng)、從動(dòng)系統(tǒng)和同步控制裝置；所述主動(dòng)系統(tǒng)通過減速 機(jī)帶動(dòng)鏈輪，鏈輪帶動(dòng)下部輥筒，下部輥筒帶動(dòng)下齒輪，實(shí)現(xiàn)下齒輪帶動(dòng)上齒輪的上下同步 傳動(dòng)；所述從動(dòng)系統(tǒng)直接帶動(dòng)下部輥筒，下部輥筒帶動(dòng)下齒輪，然后下齒輪帶動(dòng)上齒輪實(shí)現(xiàn) 上下同步傳動(dòng)；所述同步控制裝置，由于同步控制所述主動(dòng)系統(tǒng)和從動(dòng)系統(tǒng)，確保實(shí)現(xiàn)上下 同步傳動(dòng)。
[0009] 所述同步牽引系統(tǒng)，可以進(jìn)一步包括：連接盤，十字連接，固定板和軸承。
[0010] 所述齒輪為3個(gè)；齒輪I為右旋，齒輪III為左旋，齒輪II齒數(shù)為20~40,優(yōu)選 為29 ;所述齒輪I和齒輪III的模數(shù)為2~10,優(yōu)選為6 ;所述齒輪I和齒輪III的的齒數(shù) 為45~55,優(yōu)選為51，所述齒輪I和齒輪III的的螺旋角β為10~16度，優(yōu)選為14度； 所述齒輪I和齒輪III的的齒形角α為15~25度，優(yōu)選為21度。
[0011] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了一種同步控制方法，其特征在于，所述同步 控制方法采用主從方式同步控制的技術(shù)手段，從動(dòng)缸根據(jù)主動(dòng)缸的位移變化及時(shí)做出響應(yīng) 以跟隨主動(dòng)缸的位移，從而達(dá)到上下同步運(yùn)動(dòng)的效果；所述同步控制裝置對(duì)主動(dòng)缸無位移 控制，只將主動(dòng)缸和從動(dòng)缸的位移差值做為反饋環(huán)節(jié)，輸入給從動(dòng)缸的電液比例閥，從動(dòng)缸 電液比例閥及時(shí)做出動(dòng)態(tài)響應(yīng)跟隨主動(dòng)缸的位移，實(shí)現(xiàn)上下齒輪同步運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0012] 所述同步控制方法中可以使用PID控制器；所述PID控制器的PID控制參數(shù)，采用 如下步驟實(shí)現(xiàn)：
[0013] ①置調(diào)節(jié)器積分時(shí)間T1 = C?，微分時(shí)間Td= 0,將比例系數(shù)Kp按經(jīng)驗(yàn)設(shè)置的初始 條件下，將系統(tǒng)投入運(yùn)行，整定比例系數(shù)Kp;若曲線振蕩頻繁，則加大比例系數(shù)；若曲線超調(diào) 量大，且趨于非周期過程，則減小比例系數(shù)，直到求得滿意的4:1過渡過程曲線；
[0014] ②引入積分作用，此時(shí)增大上述比例系數(shù)Kp到原來的1. 2倍；將T Σ由大到小進(jìn)行 整定；若曲線波動(dòng)較大，則應(yīng)增大積分時(shí)間T1;若曲線偏離給定值后長時(shí)間回不來，則需減 小T 1，以取得較好的過渡過程曲線；
[0015] ③引入微分作用，將其按經(jīng)驗(yàn)值或按Td= (1/3-1/4)1^設(shè)置，并由小到大加入；若 曲線超調(diào)量大而衰減慢，則需增大Td;若曲線振蕩厲害，則應(yīng)減小T D;通過觀察曲線調(diào)整比 例系數(shù)K1^PT1，直到求得滿意的過渡過程曲線為止，即可得比例、積分、微分系數(shù)的整定值。
[0016] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明再提供了一種用于同步控制的模糊PID控制方法， 包括：模糊推理步驟和常規(guī)PID步驟；
[0017] 所述模糊推理步驟，包括輸入偏差變化率eC和偏差e，并輸出修正參數(shù)Λ Κρ、Λ Kp ΔΚ?；
[0018] 所述模糊推理步驟，進(jìn)一步包括運(yùn)行中根據(jù)e和ec的變化和模糊控制規(guī)則不斷修 改Kp、K i、Kd這3個(gè)參數(shù)，從而改善被控對(duì)象的動(dòng)、靜態(tài)性能的過程。
[0019] 所述輸出的參數(shù)Kp、Ki、Kd可以由公式（4)表示：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種同步牽引系統(tǒng)，包括：上輥，下輥，齒輪，齒輪軸，其特征在于，所述牽引機(jī)設(shè)有 主動(dòng)系統(tǒng)；所述主動(dòng)系統(tǒng)通過減速機(jī)帶動(dòng)鏈輪，鏈輪帶動(dòng)下部輥筒，下部輥筒帶動(dòng)下齒輪， 實(shí)現(xiàn)下齒輪帶動(dòng)上齒輪的上下同步傳動(dòng)。
2. -種同步牽引系統(tǒng)，包括：上輥，下輥，齒輪，齒輪軸，其特征在于，所述牽引機(jī)設(shè)有 從動(dòng)系統(tǒng)；從動(dòng)系統(tǒng)直接帶動(dòng)下部輥筒，下部輥筒帶動(dòng)下齒輪，然后下齒輪帶動(dòng)上齒輪實(shí)現(xiàn) 上下同步傳動(dòng)。
3. -種同步牽引系統(tǒng)，包括：上輥，下輥，齒輪，齒輪軸，其特征在于，所述牽引機(jī)設(shè)有 主動(dòng)系統(tǒng)、從動(dòng)系統(tǒng)和同步控制裝置；所述主動(dòng)系統(tǒng)通過減速機(jī)帶動(dòng)鏈輪，鏈輪帶動(dòng)下部輥 筒，下部輥筒帶動(dòng)下齒輪，實(shí)現(xiàn)下齒輪帶動(dòng)上齒輪的上下同步傳動(dòng)；所述從動(dòng)系統(tǒng)直接帶動(dòng) 下部輥筒，下部輥筒帶動(dòng)下齒輪，然后下齒輪帶動(dòng)上齒輪實(shí)現(xiàn)上下同步傳動(dòng)；所述同步控制 裝置，由于同步控制所述主動(dòng)系統(tǒng)和從動(dòng)系統(tǒng)，確保實(shí)現(xiàn)上下同步傳動(dòng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述同步牽引系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括：連接 盤，十字連接，固定板和軸承。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述同步牽引系統(tǒng)，其特征在于，所述齒輪為3個(gè)；齒 輪I為右旋，齒輪III為左旋，齒輪II齒數(shù)為20~40,優(yōu)選為29 ;所述齒輪I和齒輪III 的模數(shù)為2~10,優(yōu)選為6 ;所述齒輪I和齒輪III的的齒數(shù)為45~55,優(yōu)選為51，所述齒 輪I和齒輪III的的螺旋角0為10~16度，優(yōu)選為14度；所述齒輪I和齒輪III的的齒 形角a為15~25度，優(yōu)選為21度。
6. -種同步控制方法，其特征在于，所述同步控制方法采用主從方式同步控制的技術(shù) 手段，從動(dòng)缸根據(jù)主動(dòng)缸的位移變化及時(shí)做出響應(yīng)以跟隨主動(dòng)缸的位移，從而達(dá)到上下同 步運(yùn)動(dòng)的效果；所述同步控制裝置對(duì)主動(dòng)缸無位移控制，只將主動(dòng)缸和從動(dòng)缸的位移差值 做為反饋環(huán)節(jié)，輸入給從動(dòng)缸的電液比例閥，從動(dòng)缸電液比例閥及時(shí)做出動(dòng)態(tài)響應(yīng)跟隨主 動(dòng)缸的位移，實(shí)現(xiàn)上下齒輪同步運(yùn)轉(zhuǎn)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述同步控制方法，其特征在于，所述同步控制方法中使用PID控制 器；所述PID控制器的PID控制參數(shù)，采用如下步驟實(shí)現(xiàn)： ① 置調(diào)節(jié)器積分時(shí)間1^ = ^，微分時(shí)間TD= 0,將比例系數(shù)KP按經(jīng)驗(yàn)設(shè)置的初始條件 下，將系統(tǒng)投入運(yùn)行，整定比例系數(shù)KP;若曲線振蕩頻繁，則加大比例系數(shù)；若曲線超調(diào)量 大，且趨于非周期過程，則減小比例系數(shù)，直到求得滿意的4:1過渡過程曲線； ② 引入積分作用，此時(shí)增大上述比例系數(shù)KP到原來的1. 2倍；將1\由大到小進(jìn)行整定； 若曲線波動(dòng)較大，則應(yīng)增大積分時(shí)間TI;若曲線偏離給定值后長時(shí)間回不來，則需減小Tp 以取得較好的過渡過程曲線； ③ 引入微分作用，將其按經(jīng)驗(yàn)值或按TD= 設(shè)置，并由小到大加入；若曲線 超調(diào)量大而衰減慢，則需增大TD;若曲線振蕩厲害，則應(yīng)減小TD;通過觀察曲線調(diào)整比例系 數(shù)心和！^，直到求得滿意的過渡過程曲線為止，即可得比例、積分、微分系數(shù)的整定值。
8. -種用于同步控制的模糊PID控制方法，其特征在于，包括：模糊推理步驟和常規(guī) PID步驟； 所述模糊推理步驟，包括輸入偏差變化率eC和偏差e，并輸出修正參數(shù)AKp、AKp AKd； 所述模糊推理步驟，進(jìn)一步包括運(yùn)行中根據(jù)e和ec的變化和模糊控制規(guī)則不斷修改 Kp、KpKd這3個(gè)參數(shù)，從而改善被控對(duì)象的動(dòng)、靜態(tài)性能的過程。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述用于同步控制的模糊PID控制方法，其特征在于，所述輸出的參 數(shù)Kp、Ki、Kd由公式⑷表示：
C4) 式中，1(/、1(/、1(/為預(yù)整定值，八1(1)、八1^、八1((1為修正參數(shù)。
10. -種如權(quán)利要求6-7中任一項(xiàng)所述的同步控制方法，和/或，如權(quán)利要求8-9中任 一項(xiàng)所述的用于同步控制的模糊PID控制方法，在如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的同步牽 引系統(tǒng)中的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種同步牽引系統(tǒng)，包括：上輥，下輥，齒輪，齒輪軸，所述牽引機(jī)設(shè)有主動(dòng)系統(tǒng)；所述主動(dòng)系統(tǒng)通過減速機(jī)帶動(dòng)鏈輪，鏈輪帶動(dòng)下部輥筒，下部輥筒帶動(dòng)下齒輪，實(shí)現(xiàn)下齒輪帶動(dòng)上齒輪的上下同步傳動(dòng)。本發(fā)明同步牽引系統(tǒng)，也可以包括：上輥，下輥，齒輪，齒輪軸，所述牽引機(jī)設(shè)有從動(dòng)系統(tǒng)；從動(dòng)系統(tǒng)直接帶動(dòng)下部輥筒，下部輥筒帶動(dòng)下齒輪，然后下齒輪帶動(dòng)上齒輪實(shí)現(xiàn)上下同步傳動(dòng)。本發(fā)明克服現(xiàn)有中空板牽引機(jī)的不足，大大提高了生產(chǎn)效率，中空板牽引機(jī)從傳統(tǒng)的平鍵連接改成平鍵+漲緊套連接，提高了斜齒輪與輥軸的誤差，改善了傳動(dòng)性能。
【IPC分類】B65H5-06, G05B11-42
【公開號(hào)】CN104808483
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510079069
【發(fā)明人】朱在全, 劉成功, 鹿鉅志
【申請(qǐng)人】青島恒波儀器有限公司
【公開日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年2月13日