控制實(shí)際是一種線性控制規(guī)律，同時也具有傳統(tǒng)控制理論的缺點(diǎn)，因此僅在控制簡單的線性單變量系統(tǒng)時有較好效果。對于多變量、非線性、強(qiáng)耦合的復(fù)雜系統(tǒng)，由于其運(yùn)行情況多變，且系統(tǒng)參數(shù)具有時變性，如果對其使用 PID 控制，則難以獲得合適的控制參數(shù)。因此，對于*智能控制技術(shù)的研究和應(yīng)用，不斷提高改善系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度、動態(tài)響應(yīng)能力、抗干擾性以及對參數(shù)變化的自適應(yīng)性是一個必然趨勢。例環(huán)節(jié)的輸出正比于偏差信號，用于消除偏差；積分環(huán)的節(jié)輸出正比于偏差積分值信號，用于消除系統(tǒng)靜態(tài)誤差；微分環(huán)節(jié)的輸出正比于偏差變化率的信號，用于加快調(diào)節(jié)速率，縮短過渡時間，減少系統(tǒng)超調(diào)。如果對這三個環(huán)節(jié)進(jìn)行適當(dāng)組合，就可獲得快速、準(zhǔn)確、平穩(wěn)的控制效果。設(shè)計 PID 控制器的關(guān)鍵問題在于如何對比例、積分、微分系數(shù)進(jìn)行整定。多軸同步控制，又稱多軸系統(tǒng)同步控制，指在大多數(shù)多軸傳動系統(tǒng)應(yīng)用中，使各軸之間保持一定的同步運(yùn)行關(guān)系。多軸系統(tǒng)是非線性、強(qiáng)耦合的多輸入多輸出系統(tǒng)。多軸同步控制的主要性能指標(biāo)有：速度比例同步、位置（或角度）同步和絕對值誤差小于某限幅值。多軸同步控制是一門跨學(xué)科的綜合性技術(shù)，是電力電子技術(shù)、電氣傳動技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)和機(jī)械技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，它的發(fā)展與其它相關(guān)技術(shù)的發(fā)展是密切聯(lián)系在一起的。
主令參考式同步又稱并行式同步，它是直觀的一種同步策略，其結(jié)構(gòu)如圖1。在該方案中，所有運(yùn)動控制器的輸入來自于同一個信號，即主令參考信號 ω*。每個運(yùn)動軸在該信號的控制下并行工作，互不相干。若其中一個軸受到擾動，由此產(chǎn)生的同步誤差只能通過該軸自身的調(diào)節(jié)來減小，其它軸并不會對其做出響應(yīng)。由此可見，這種同步方式對于運(yùn)動軸自身的跟隨性能有較高要求，且僅適用于受干擾較少的場合。主從式同步方案將運(yùn)動軸劃分成主軸和從軸，其中從軸的參考輸入信號來自于主軸輸出。由此可知，一旦主運(yùn)動軸因負(fù)載擾動而改變速度，從軸可以對其做出相應(yīng)的調(diào)節(jié)，以此來減小同步誤差。但是，當(dāng)從運(yùn)動軸受到擾動時，主軸卻不會對其有任何響應(yīng)，導(dǎo)致同步誤差得不到及時修正。與此同時，這種主從模式也會導(dǎo)致從軸的運(yùn)動在時間上滯后于主軸，因此存在一定局限性。
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主要通過在運(yùn)動軸之間添加物理連接來實(shí)現(xiàn)。該方法往往使用一臺大功率電機(jī)作為動力來源，并通過齒輪、鏈條、皮帶等機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)能量的傳遞。改變這些機(jī)械環(huán)節(jié)的特性，就可以使整個系統(tǒng)的傳動比、轉(zhuǎn)速等參數(shù)產(chǎn)生相應(yīng)變化。在工作時，如果某個從運(yùn)動軸的負(fù)載受到擾動，該擾動將會通過機(jī)械環(huán)節(jié)傳遞給主軸，從而改變主軸的輸出。由于主軸和從軸之間均存在機(jī)械連接，因此其它從動軸的輸出也會發(fā)生相應(yīng)變化，從而起到同步控制的效果。從機(jī)械式同步控制方法的實(shí)現(xiàn)原理可知，該方法具有原理簡單、易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，但同時也存在以下不足：1）由于機(jī)械式同步一般只使用單一的動力元件，導(dǎo)致各從軸所分配到的功率相對較小，限制了它們帶動負(fù)載的能力；2）機(jī)械同步系統(tǒng)中的傳動環(huán)節(jié)一般采用接觸式連接，工作時所產(chǎn)生的摩擦不僅會造成能量的損耗，還會磨損傳動零部件，影響同步性能，縮短系統(tǒng)使用壽命，不利于維護(hù)保養(yǎng)；3）由于采用機(jī)械式連接，該種同步方法的結(jié)構(gòu)比較固定，參數(shù)不易調(diào)節(jié)。若需要對其做出修改，則必須增加或者移去某些機(jī)械零部件，操作較為繁瑣。另外機(jī)械連接也會受到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸的限制，難以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離同步控制。
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