关于刚性连接，比如齿轮连接的主从控制， 大家最熟悉的就是转矩直接耦合。 然而，这种方式最怕的就是齿轮间隙。 一开始新设备可能觉察不出来， 但是随着时间的推移， 齿轮间隙逐渐增大后， 这种耦合方式的直接结果就是容易起振，而且会逐渐恶化。 起振的原因，直观来说， 从机如果有间隙， 那么在转矩模式下，启动的时候，或者在升速-匀速转换点，降速的瞬间， 如果涉及到齿轮的脱离-啮合， 从机在转矩环的控制下，速度可能会发生急剧变化，严重偏移主机速度， 结果就是造成机械剧烈撞击，撞击又影响到主机的负载转矩和速度环，主机调节的结果又影响到从机的转矩给定。 如此强耦合，就是造成振动的直接原因。

     那么，出现振动的情况，应该采取什么措施来缓解呢？ 我记得自动控制原理中， 关于非线性系统中，有讲到齿轮间隙的情况。 通过用描述函数法可以清楚的看出， 系统会存在自振点。避免自振的措施，就是将转矩负反馈叠加到速度给定缓解，也就是软化， 可以改变系统特性， 避免出现自振点。 这个方法，我在高炉卷扬两台电机的主从主控制实现过， 效果很好。 可是同样的方法， 在转炉倾动四台电机同步控制中却失效了。 从理论上来讲， 可能四台电机太复杂了， 系统特性复杂， 自振点太多， 想用软化的方法来缓解已经难以满足要求了。

      言归正传， 如题， 西门子官方推荐的改进的主从控制方案，简单来说，就是主机速度环用PI结构， 从机速度环为P控制器， 从机同时叠加主机速度控制器的积分环节。

       如图。虽然说早就知道有这种控制思路，但是一方面，我接触到的倾动控制，国内厂家都是直接转矩耦合；另一方面，也是觉得没有机会实践， 所以一直没有对这种思路深入研究过其特性。

       最近，我们新建的热处理，矫直机是利旧的中板的矫直机，所以整个项目我们自动化部自己接手。我负责传动，传动部分是6se70整流回馈+逆变系统。 由于工艺要求的负荷较大，所以必须两台电机同步控制。由于之前接触过齿轮间隙引起机振动的事情，我以前发的帖子中有提到， 所以这次就想着能不能用新的思路实践一下，看看实际运行效果。

      首先，看第一张图。

           这是从机P速度环单独运行的曲线。 可以看出， 系统的特性近似于一阶响应。理论上的分析也说明，比例控制器的恒转矩系统，忽略小惯性环节，基本上等价于一个一阶系统。最后的稳态值，取决于比例系数和负载转矩。另外，从红色速度反馈来看，平滑启动后不久有个突变，这就是齿轮间隙存在的直接证据。

           这个从机特性拿出来单说的原因，是想说明这种方法的特点。 如果不考虑同步的积分分量耦合，从机实际上处于一种准同步的状态，和直接转矩耦合相比，有一定的自主性，而不会像直接耦合那样， 傻乎乎的让干啥干啥，碰得头破血流也不管。 最妙的是， 如果给从机设置一个合适的比例系数， 比如10, 那么，即使在最极端的齿轮间隙的情况， 主机给出200%的积分分量转矩， 从机仍未啮合的时候， 此时从机的速度稳态值是120%的速度给定。 也就是速度最多超前20%。 同样的极端情况，如果放到直接耦合的情况，那么电机速度可能瞬间超过给定值好几倍。 现在呢，有了P控制器的加持，从机不会严重的滞后或者超前，也就是相对速度不会太大，从而齿轮啮合时， 相较于直接耦合，引起的震荡幅度会小很多， 而且会快速收敛。

           第二张图，

       这是空载时，同步运行启动的曲线， 可以看到， 转矩基本上时大差不差的，同步性能很好。只是略有超调。 超调的原因， 时因为此时的前馈处理，还是用的电机脱轴的数据。

        第三张图，

     这是调整前馈系数以后的， 可以看到超调很小了。 这里调整前馈的时候，我考虑了很久主从怎么来分配前馈输出，考虑的结果就是主从还是平均分配，前馈系数调整成一致， 主要时考虑到齿轮啮合，完成同步以后， 系统升降速时，可以有一个相对负荷分配均匀、快速的响应。

           先到这里， 等生产时带上负载，再继续更新。

           如果这里测试通过， 我打算把转炉倾动也改一下。