本 设 计 采 用 Allen-Bradley （ 简 称 AB ） Micro850 系 列 中 的 AB Mirco850 2080-LC50-48QWB，6 版本 PLC 为主控制器，将 AB PowerFlex525 变频器作为电机驱 动器，将威伦通 TK6070iP 触摸屏作为监控显示器，外围控制系统就由这三个构成被 控对象构成，进行对整个系统的监视与控制。同时，使用两台三相异步电机和光电编 码器构成伺服机构。

设计采用主从控制的方式，设定其中一个电机的速度为给定速度，并且在实际的 操作中对其进行调节。与此同时，另一个电机对给定速度的电机进行速度跟踪，在允 许的调节范围内，实现两台电机速度同步运转，达到双电机的速度同步控制的效果。 对已构建的控制系统实际操作调试，并绘制出两个电机的速度曲线进行比较。如果绘 制出的曲线响应迅速，速度跟踪准确、误差小，表明该系统的性能良好，能够达到预 定的控制目标及响应要求。

第二章 双电机同步控制系统构成

2。1 闭环系统

2。1。1 闭环系统结构

闭环也被称为反馈控制系统，将测量的系统输出量数值与所给定的期望值进行比 较，产生一个偏差信号，利用它来调节操作控制步骤，让输出值尽量与期望值相似。 异步电动机闭环系统构成图如图。将转速检测环节传回的速度和给定的转速作差比 较，再送入 PLC 控制器中。经过运算，得出调整后地频率 f，经过系统的执行器—— 变频器输出频率为 f的三相电源，送给电机来改变电机的转速，实现速度的调节。转 速检测是由旋转编码器完成。

2。1。2 器件类型

图 2-1 异步电动机的闭环系统图

检测元件采用 AB 两相增量式光电旋转编码器，24V 直流驱动，每旋转一圈产生 360 个脉冲，24V NPN 集电极开路输出。三相异步电动机为两对极，额定电压 220V， 额定频率 50Hz，额定转速 1450rpm。控制器为 AB Micro850 系列的 2080-LC50-48QWB 型号的 PLC；执行器为 AB PowerFlex525 变频器。

2。2 三相异步电机数学模型

异步电动机变频调速时，具有定子电压和频率的变量作为输入变量，需要注意频 率与电压间的协调。而为实现良好的动态性能，输出量除电动机转速外，由于磁链的 建立和转速的变化同时进行，必须控制磁链，因此异步电动机数学模型的两个输出变 量应为转速和磁链，但转子电流为状态变量。作为多变量系统的异步电机，加上电压、

频率与转速多者间的互相影响，所以它可以看做是强耦合的多变量系统。 加速度是由转子输出的机械转矩产生的。而电动机的调速过程是加速度的产生、

存在和消失的过程。定子侧的电能通过磁链传递过来的磁场能量转换为机械能量造成 了转子的机械转矩的结果 。

定子三相绕组轴线 A、B、C 在空间是固定的，定义为三相静止坐标系，以 A 轴 为参考坐标轴；而转子绕组轴线 a、b、c 随转子旋转，转子 a 轴和定子 A 轴间的电 角度 m 为空间角位移变量。规定各绕组电压、电流、磁链的正方向符合右手螺旋定 则和电动机惯例。

异步电动机的数学模型建立在三相静止的 A、B、C 坐标系和三相旋转的 a、b、c 坐标系上，若将它恒等变换到两相直交且静止的α、β坐标系上，就可以利用 3/2 变换和旋转变换化简数学模型，得到以下数学方程。

电压方程

us  Rsis  ps

ur  Rrir  pr r Jr

（2-1） 磁链方程

（2-2） 转矩方程

Te  np Lm (isirisir)