外文翻譯--反饋控制電磁振動(dòng)給料器 中文版.doc

硬幣自動(dòng)分選清點(diǎn)機(jī)械設(shè)計(jì)1附錄外文翻譯（中文）反饋控制電磁振動(dòng)給料器（應(yīng)用雙自由度比例加積分加微分控制器的非線性元）TomoharuDOI*，KojiYOSHIDA*，YutakaTAMAI*，KatsuakiKONO*，KazufumiNAITO*andToshiroONO*電磁式振動(dòng)給料機(jī)是一種用于自動(dòng)稱(chēng)重機(jī)的傳輸設(shè)備?，F(xiàn)有的送料器是由前饋控制，所謂的“發(fā)射角控制”，無(wú)法使突然出現(xiàn)的干擾無(wú)效。在這項(xiàng)研究中，我們考慮采用一種反饋控制這種饋線系統(tǒng)。首先，我們給出對(duì)于振動(dòng)部分和電磁力部分模型的兩個(gè)細(xì)節(jié)。其次，反饋控制系統(tǒng)是為電磁振動(dòng)給料器構(gòu)建的，我們提出一個(gè)運(yùn)用非線性元件兩自由度比例加積分加微分（PID控制器）控制器。下一步，我們還采用反饋控制的饋線與標(biāo)準(zhǔn)槽。最后，我們考慮一種方法兼容多種槽調(diào)整的非線性因素。在一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，我們證實(shí)了雙自由度PID控制比傳統(tǒng)的角發(fā)射控制更加有效。關(guān)鍵詞：振動(dòng)控制，喂料機(jī)，非線性控制，電磁作動(dòng)器，雙自由度PID控制，建模1、緒論對(duì)于各種食品制造業(yè)的包裝過(guò)程，自動(dòng)秤是一個(gè)非常重要的設(shè)備。自動(dòng)秤發(fā)展于1973年，后來(lái)得到改進(jìn)，從而成為高度精確和有效的。電磁振動(dòng)給料器在這篇文章中被認(rèn)為是一個(gè)重要的用于系統(tǒng)地傳輸材料給稱(chēng)重單位的傳輸設(shè)備。然而，在發(fā)射角控制（前饋控制）被用于給料器至今，仍未得到進(jìn)一步的完善。在這項(xiàng)研究中，我們提出一個(gè)運(yùn)用非線性元件的兩自由度的PID控制器的反饋控制系統(tǒng)構(gòu)建于電磁振動(dòng)給料器下。首先，我們給予振動(dòng)部分和電磁力部分模型的細(xì)節(jié)。下一步，我們還采用對(duì)于給料器標(biāo)準(zhǔn)槽的反饋控制。然后，我們考慮一個(gè)方法兼容各種槽調(diào)整的非線性因素的兩自由度PID控制器。在一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，我們證實(shí)了雙自由度PID控制比傳統(tǒng)的角發(fā)射控制更加有效。2、電磁振動(dòng)給料器硬幣自動(dòng)分選清點(diǎn)機(jī)械設(shè)計(jì)22.1給料器的概要及其傳輸原理圖1.顯示的是一個(gè)給料器。術(shù)語(yǔ)“料槽”是指用于運(yùn)輸?shù)匿摪逍螤畹墓艿馈Ａ喜劭梢院苋菀椎馗淖儯耘浜线\(yùn)輸對(duì)象。料槽是靠平行板彈簧和位于料槽底下的電磁線圈支持的。板彈簧和線圈是固定在基座上的。該基座是由三根螺旋彈簧支承著的。所有部件，除了料槽，被稱(chēng)為“直屬零件”和所有設(shè)定的部分，包括料槽，被稱(chēng)為“送料器”。料槽連接到基座的鋼板彈簧，因此，這一系統(tǒng)基本上相當(dāng)于一個(gè)質(zhì)量彈簧系統(tǒng)的共振頻率。如果在共振頻率下被驅(qū)動(dòng)，送料器將做共振運(yùn)動(dòng)。共振現(xiàn)象是高效率的，因?yàn)樯倭康碾娫醋鳛檩斎肟梢栽斐纱笪灰屏康某霈F(xiàn)。圖1電磁振動(dòng)送料器圖2輸送過(guò)程圖2所示為運(yùn)輸物料的過(guò)程。陰影箭頭表示料槽振動(dòng)時(shí)物料的移動(dòng)方向。圖2（i）表明送料器處于平衡位置。最初，當(dāng)電流流向電磁鐵線圈（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“線圈”），由電磁力的作用料槽向左移動(dòng)到更低的位置（見(jiàn)灰色箭頭），就如圖2（ii）所示的那樣。在此期間，料槽內(nèi)輸送的物料向重力方向移動(dòng)（見(jiàn)白箭）。當(dāng)關(guān)閉電源開(kāi)關(guān)，板彈簧和料槽將推進(jìn)運(yùn)輸對(duì)象向右上方移動(dòng)（見(jiàn)灰色箭頭），如圖2（iii）所示。在這種方式下，被輸送的物料緩慢前行。送料器將在共振頻率的驅(qū)動(dòng)下重復(fù)圖2（ii）和（iii）中的步驟。2.2振動(dòng)機(jī)械因素的模型圖3所示為送料器振動(dòng)因素的模型。這一模型中術(shù)語(yǔ)的坐標(biāo)軸，使用的變量和參數(shù)被列表1中。模型的一個(gè)關(guān)鍵要素是料槽的移動(dòng)方向是被固定了的。然后，下面的線性動(dòng)態(tài)模型，四階可得出的詳細(xì)模型的振動(dòng)。硬幣自動(dòng)分選清點(diǎn)機(jī)械設(shè)計(jì)3M，K是對(duì)稱(chēng)矩陣（符號(hào)*顯示對(duì)稱(chēng)元素）如下所示：因此，本模型（1）是有用的設(shè)計(jì)振動(dòng)因素。模型（1）對(duì)應(yīng)的特征頻率符合實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的結(jié)果。圖3振動(dòng)因素模型圖4電磁線圈模型送料器的主振彈簧是由一些板彈簧組成的。該模型沒(méi)有考慮非線性特性的彈簧元（1）（2），這改變了共振頻率按照振幅變化的共振。表1模型中用到的參數(shù)表2料槽的特性硬幣自動(dòng)分選清點(diǎn)機(jī)械設(shè)計(jì)42.3電磁驅(qū)動(dòng)要素我們采用的電磁懸?。?）模型技術(shù)就如圖4中模型顯示的那樣。在圖4中e，i和R分別表示線圈的電壓，線圈電流和線圈電阻。線圈和料槽之間的電感z被表達(dá)的功能為L(zhǎng)zZQL1)(z）（。其結(jié)果是，電磁力F可表示為zzLiF)(212（2）線圈和電流之間的關(guān)系可以表達(dá)為)(izLdtdRie（3）Q、Z和L為線圈決定的常數(shù)。使用公式（1）、（2）、（3）可以在計(jì)算機(jī)上構(gòu)建一個(gè)仿真的送料器。此外，狀態(tài)空間模型可以由公式（1）、（2）、（3）得出一個(gè)線性均衡器。3.實(shí)驗(yàn)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)3.1反饋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖5顯示的是一個(gè)反饋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。反饋系統(tǒng)的操作變量（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“振幅能量”為AP，AP是個(gè)無(wú)綱量）是一個(gè)存在發(fā)射角控制的變量（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“FAC”，它的詳情稍后給出）。測(cè)量變量，控制變量，命令變量假定振幅為料槽與線圈表面的距離（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“間隙振幅”為mpaG）z。由FAC、激勵(lì)系統(tǒng)和振動(dòng)因素組成的部分被稱(chēng)為控制系統(tǒng)。圖5顯示的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)取消和干擾，以改善其跟蹤特性的命令變量的兩自由度PID控制器。這種結(jié)構(gòu)成為一個(gè)現(xiàn)有FAC系統(tǒng)的內(nèi)置結(jié)構(gòu)，它描述了兩自由度PID控制器的一般結(jié)構(gòu)（5）（6）。因此，如果操縱變量FBu如圖5所示，當(dāng)由于反饋控制器而使系統(tǒng)變得不穩(wěn)定時(shí)將會(huì)關(guān)閉，這結(jié)構(gòu)將符合當(dāng)前的常規(guī)系統(tǒng)。因此，這種結(jié)