【摘? ?要】? ?通過結(jié)合自適應(yīng)RBF網(wǎng)絡(luò)與PID控制器，設(shè)計口袋自動縫制設(shè)備多電機偏差耦合同步控制器；以口袋布自動縫制設(shè)備多電機的跟蹤誤差與同步誤差以及對應(yīng)的變化率為多電機偏差耦合同步控制器中PID控制器的輸入；利用自適應(yīng)RBF網(wǎng)絡(luò)在線調(diào)整PID控制器參數(shù)，由參數(shù)調(diào)整后的PID控制器輸出多電機偏差耦合同步控制量。實驗證明：該技術(shù)可有效在線調(diào)整PID控制器參數(shù)，完成多電機偏差耦合同步控制；在負載干擾情況下，多電機偏差耦合同步控制的超調(diào)量較小，具備較好的同步控制抗干擾性。

【關(guān)鍵詞】? ?口袋布；自動縫制設(shè)備；多電機；偏差耦合；同步控制

Research on Multi-motor Deviation Coupling Synchronous Control

Technology for Automatic Pocket Cloth Sewing Equipment

Wang? Wei

（Anqing Vocational and Technical College， Anqing 246003， China）

【Abstract】? ? By combining adaptive RBF network and PID controller， a multi-motor deviation coupling synchronous controller for automatic pocket sewing equipment is designed. The tracking error， synchronization error and corresponding change rate of the multi-motor of the pocket cloth automatic sewing equipment are taken as the input of the PID controller in the multi-motor deviation coupling synchronization controller. Adaptive RBF network is used to adjust PID controller parameters online. The parameter adjusted PID controller outputs multi-motor deviation coupling synchronous control quantity. The experiment shows that the technology can effectively adjust the parameters of PID controller online， and complete the synchronous control of multi-motor deviation coupling. In the case of load disturbance， the overshoot of multi -motor deviation coupling synchronous control is small， and it has better anti-interference performance of synchronous control.

【Key words】? ? ?pocket cloth; automatic sewing equipment; multi-motor; bias coupling; synchronous control

〔中圖分類號〕? TB486+3? ? ? ? ? ? ?〔文獻標識碼〕? A ? ? ? ? ? ? ?〔文章編號〕 1674 - 3229（2023）02- 0027 - 05

0? ? ?引言

傳統(tǒng)的人工流水線加工方式，人工成本高，加工效率還低［1］。為加快生產(chǎn)效率，很多服裝企業(yè)已經(jīng)利用口袋布自動縫紉設(shè)備，替代人工流水線加工的方式［2］，通過口袋布自動縫紉設(shè)備，完成全部縫制任務(wù)，提升服裝企業(yè)的經(jīng)濟效益［3］。口袋布自動縫紉設(shè)備使用過程中，需要多個電機同時工作，而多電機因為驅(qū)動與負載擾動等因素，導(dǎo)致多電機同步性能較差，不能滿足生產(chǎn)需求［4-6］。為提升口袋布自動縫紉設(shè)備的縫制精度，需研究多電機偏差耦合同步控制技術(shù)。例如，耿強［7］等人依據(jù)線性系統(tǒng)校正原理，設(shè)計改進型多電機偏差耦合控制器，利用輸出選擇函數(shù)，提升跟蹤誤差補償精度。該技術(shù)可有效完成多電機偏差耦合同步控制。張永龍［8］等人按照多電機啟動原理，將補償器與偏差耦合同步控制器相結(jié)合，完成同步控制。在誤差允許范圍內(nèi)，對多電機偏差耦合同步控制精度較高。但這兩種技術(shù)均不具備自學(xué)習(xí)性，無法根據(jù)外界環(huán)境的變化，自動調(diào)整同步控制過程，影響同步控制效果。因此，研究口袋布自動縫紉設(shè)備多電機偏差耦合同步控制技術(shù)，可降低同步控制誤差。徑向基函數(shù)（Radial Basis Function，RBF）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，具備較優(yōu)的自適應(yīng)學(xué)習(xí)能力，可根據(jù)外界變化，自動調(diào)整控制器參數(shù)，提升控制效果［9，10］。

1? ? 多電機偏差耦合同步控制技術(shù)

1.1? ?口袋布自動縫紉設(shè)備多電機同步控制結(jié)構(gòu)

RBF網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)學(xué)習(xí)性能較優(yōu)［11-13］，為此將自適應(yīng)RBF網(wǎng)絡(luò)和PID（Proportion Integration Differentiation，比例-積分-微分）控制器相結(jié)合，設(shè)計口袋布自動縫紉設(shè)備多電機偏差耦合同步控制器，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，令各臺電機的給定與反饋轉(zhuǎn)速為[ω*1，ω*2，…，ω*n]和[ω1，ω2，…，ωn]。

圖1中，口袋布自動縫紉設(shè)備電機數(shù)量是[n]；跟蹤誤差是[eit=ω*it-ωit-1]。電機間的同步誤差是[ci1，ci2，…，cin]；[eit]與[ci1，ci2，…，cin]對應(yīng)的控制器輸出是[hi0t，][hi1t， hi2t，…， hint]；電機控制量是[hit]。

按照偏差耦合同步控制原理，定義[ci1，ci2，…，cin]，表達公式如下：

將[K′P]、[K′I]與[K′D]代入式（4），獲取自適應(yīng)RBF網(wǎng)絡(luò)PID控制器的最終輸出[hit]，即各電機的轉(zhuǎn)速控制量。將其作用至口袋布自動縫制設(shè)備的各個電機內(nèi)，完成口袋布自動縫制設(shè)備多電機偏差耦合同步控制。

2? ? ?實驗分析

以某市一家服裝企業(yè)的口袋布自動縫制設(shè)備為實驗對象，該企業(yè)口袋布自動縫制設(shè)備內(nèi)共包含3臺電機，3臺電機的具體參數(shù)如表1所示。

利用本文技術(shù)在線調(diào)整PID控制器的參數(shù)[KP]、[KI]與[KD]，在線調(diào)整結(jié)果如圖2所示。

根據(jù)圖2（a）、圖2（b）、圖2（c）可知，本文技術(shù)可有效根據(jù)口袋布自動縫制設(shè)備各電機的運行情況，在線調(diào)整PID控制器的參數(shù)[KP]、[KI]與[KD]，提升多電機偏差耦合同步控制器的控制效果。

利用本文技術(shù)對該企業(yè)的口袋布自動縫制設(shè)備進行多電機偏差耦合同步控制，電機轉(zhuǎn)速控制結(jié)果如圖3所示。

根據(jù)圖3可知，本文技術(shù)可有效對口袋布自動縫制設(shè)備進行多電機偏差耦合同步控制，在1s左右，令3臺電機均達到額定轉(zhuǎn)速，且并未出現(xiàn)超調(diào)情況，控制速度較快。實驗證明，本文技術(shù)具備較優(yōu)的控制效果，可為提升服裝縫制質(zhì)量提供幫助。

在口袋布自動縫制設(shè)備運行3s時，加入負載干擾，分析本文技術(shù)在出現(xiàn)負載干擾時，多電機偏差耦合同步控制效果，控制結(jié)果如圖4所示。

根據(jù)圖4可知，當(dāng)口袋布自動縫制設(shè)備運行3s左右，3臺電機的轉(zhuǎn)速出現(xiàn)波動，經(jīng)過本文技術(shù)控制后，在1s左右，3臺電機的轉(zhuǎn)速均穩(wěn)定在額定轉(zhuǎn)速位置，且超調(diào)量較小。實驗證明：在存在負載干擾情況下，本文技術(shù)依舊能夠有效完成口袋布自動縫制設(shè)備多電機偏差耦合同步控制，且控制的適應(yīng)性較強，抗干擾性能較優(yōu)。

3? ? ?結(jié)語

隨著人們生活水平的提升，人們對縫制質(zhì)量的要求越來越高。為解決這一問題，本文研究了口袋布自動縫制設(shè)備多電機偏差耦合同步控制技術(shù)，精準控制多電機，提升縫制質(zhì)量，加快縫制速度，提升了服裝企業(yè)經(jīng)濟效益。

［參考文獻］

［1］ 凌軍，孫相，杜勁松.基于PLC的自動化模板縫制系統(tǒng)設(shè)計［J］.上海紡織科技，2020，48（2）：25-27.

［2］ 萬蓬勃，惠品品，周素靜，等.基于自動化縫紉的鞋靴工藝模板研究［J］.中國皮革，2019，48（12）：48-54+56.

［3］ 陳陽，李欣.基于分離設(shè)計與優(yōu)化的多電機自抗擾協(xié)同控制［J］.微特電機，2020，48（3）：38-42+47.

［4］ 魯煜瑩，藍益鵬.可控勵磁直線同步電機磁懸浮系統(tǒng)合成模糊控制的研究［J］.電機與控制應(yīng)用，2021，48（1）：8-13.

［5］ Gao Y ， Ma J ， Chen Q ， et al. Characteristic Model-based Adaptive Fault Tolerant Control for Four-motor Synchronization Systems Considering Actuator Failure［J］. International Journal of Control， Automation and Systems， 2021， 19（12）：4010-4024.

［6］ 陸晟波，陳強，南余榮.多電機系統(tǒng)自適應(yīng)非奇異固定時間同步控制［J］.控制工程，2020，27（9）：1545-1552.

［7］ 耿強，王少煒，周湛清，等.改進型偏差耦合多電機轉(zhuǎn)速同步控制［J］.電工技術(shù)學(xué)報，2019，34（3）：474-482.

［8］ 張永龍，安躍軍，張志恒，等.真空泵用多臺屏蔽電機模式切換與位置補償偏差耦合同步控制［J］.電機與控制應(yīng)用，2020，47（1）：21-28+35.

［9］ 楊賽東，張士雄，劉亞奇.基于二階LADRC的多電機同步控制系統(tǒng)研究［J］.機床與液壓，2021，49（17）：104-106+172.

［10］ Gu F ， Wang W ， Lai L . Improved Teaching-Learning-Based Optimization Algorithm and its Application in PID Parameter Optimization［J］. International Journal of Cognitive Informatics and Natural Intelligence， 2019， 13（2）：1-17.

［11］ 淡寧，袁宇浩，馮進，等.基于雙滑模結(jié)構(gòu)的PMSM容錯控制新方法［J］.計算機仿真，2019，36（9）：288-294.

［12］ Dogruer T ， Can M S . Design and robustness analysis of fuzzy PID controller for automatic voltage regulator system using genetic algorithm：［J］. Transactions of the Institute of Measurement and Control， 2022， 44（9）：1862-1873.

［13］? 丁威，杜欽君，宋傳明，等.均值耦合多電機滑模速度同步控制［J］.西安交通大學(xué)學(xué)報，2022，56（2）：159-170.

［14］? Taja B ， Mwm A ， Zha C ， et al. Jaya optimization algorithm for transient response and stability enhancement of a fractional-order PID based automatic voltage regulator system - ScienceDirect［J］. Alexandria Engineering Journal， 2020， 59（ 4）：2429-2440.

［15］? 林祖榮，楊曉豐，倪宏宇，等.基于自適應(yīng)指令濾波反推的多電機同步控制［J］.控制工程，2021，28（5）：905-910.

［16］? 穆海芳，郭凱，胡波. 基于遺傳算法和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的康復(fù)機器人上肢阻抗控制［J］. 廊坊師范學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2021，21（4）：56-59+64.

［17］? 胡徐勝，鄭睿，陶彬彬. 四旋翼無人機飛控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)［J］. 廊坊師范學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2021，21（4）：46-50.

[收稿日期]? ?2022-12-15

[作者簡介]? ?王偉（1985- ），男，碩士，安慶職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，研究方向：服裝技術(shù)、服裝設(shè)備及舒適性。