[發(fā)明專利]基于改進(jìn)型相鄰交叉耦合的多電機(jī)比例同步控制算法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110407215.1
• 申請日: 2011-12-09
• 公開（公告）號: CN102420553A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫宇;曹春平;胥小勇;丁武學(xué);武凱
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: H02P5/46
• 分類號: H02P5/46;G06F17/10
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于多電機(jī)同步控制技術(shù)，特別是一種基于智能控制算法的多電機(jī)比例同步控制。

背景技術(shù)

在紡織、造紙、薄膜收卷等系統(tǒng)中，多電機(jī)同步控制的問題廣泛存在。常見的多電機(jī)同步關(guān)系為ω1=ω2=…=ωn，即各電機(jī)的速度同步比例系數(shù)都為1，它是最簡單的同步關(guān)系。但在實(shí)際生產(chǎn)如薄膜拉伸收卷時，為保證薄膜以一定的張力運(yùn)行，電機(jī)之間的速度需要按一定比例遞增，即ω1:ω2:…:ωn?=?μ1:μ2:…:μn。多電機(jī)同步控制的好壞直接影響系統(tǒng)的可靠性和控制精度。

傳統(tǒng)的同步控制結(jié)構(gòu)主要包括并行控制，主從控制，虛擬總軸控制等，控制精確度不高。為提高控制精度，Koren提出并聯(lián)交叉耦合結(jié)構(gòu),可是當(dāng)電機(jī)數(shù)目n>2時,因補(bǔ)償規(guī)律很難確定而不適用(1.Yoram?Koren.?Cross-coupled?biaxial?computer?controls?for?manufacturing?systems[J].?Journal?of?Dynamic?Systems,?Measurement?and?Control,?1980,?102(4),?265-272)。Perez-Pinal提出了適用于電機(jī)數(shù)目n>2的偏交叉耦合控制,它能夠很好地實(shí)現(xiàn)同步性能，但是當(dāng)電機(jī)數(shù)目過多時,控制結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜(2.Perez-Pinal,?F.J.,?Calderon,G.,?Araujo-Vargas,I.?Relative?Coupling?Strategy[C]//?IEEE?International?Electric?Machines?and?Drives?Conference,?2003:1162-1166)。2002年Shih等人在此基礎(chǔ)上提出了相鄰交叉耦合控制結(jié)構(gòu)，對每臺電機(jī)而言,只考慮相鄰兩臺電機(jī)轉(zhuǎn)速的影響,相對偏交叉耦合，控制結(jié)構(gòu)大大地簡化。但由于交流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)特性，存在內(nèi)部參數(shù)時變、非線性和負(fù)載變化等因素，人們很難建立受控過程準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，使該策略的應(yīng)用受到限制(3.Yi-Ti?Shih,?Chin-Sheng?Chen,?An-Chen?Lee.?A?novel?cross-coupling?control?design?for?Bi-axis?motion[J].?International?Journal?of?Machine?Tool?and?Manufacture,?2002,?42(14):1539-1548)。2008年曹玲芝等人在相鄰交叉耦合的基礎(chǔ)上加入了滑模控制器，它能降低外界擾動和內(nèi)部參數(shù)變化帶來的影響，得到很高的同步控制精度(4.CAO?L?Z,?LI?C?W,?NIU?C,?et?al.?Synchronized?sliding-mode?control?for?multi-induction?motors?based?on?adjacent?cross-coupling[J].?Electric?machines?and?control,?2008,?12(5):586-592.??5.LI?C?W,?ZHAO?D?Z,?REN?J.?Total?sliding?mode?speed?synchronization?control?of?multi?induction?motors[J].?Systems?Engineering?Theory?and?Practice,?2009,29(10):110-117)。它適用于比例系數(shù)為1的多電機(jī)同步控制，當(dāng)多電機(jī)之間需要以一定比例同步時，該算法的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，在應(yīng)用中有一定難度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于改進(jìn)型相鄰交叉耦合和模糊PID控制器的同步控制算法，從而實(shí)現(xiàn)多電機(jī)的任意比例同步控制。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種基于改進(jìn)型相鄰交叉耦合的多電機(jī)比例同步控制算法對相鄰交叉耦合控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，將多電機(jī)同步系統(tǒng)分為n個同步子系統(tǒng)，定義相鄰交叉耦合控制結(jié)構(gòu)中每個同步子系統(tǒng)的控制參數(shù)，增加了比例環(huán)節(jié)，再對每個同步子系統(tǒng)的控制參數(shù)進(jìn)行重新定義，并建立重新定義的控制參數(shù)的關(guān)系方程組，使多電機(jī)同步系統(tǒng)中各電機(jī)之間的轉(zhuǎn)速按比例同步運(yùn)行；在每個同步子系統(tǒng)中，包括3個參數(shù)模糊自整定PID控制器，分別實(shí)現(xiàn)一個跟蹤誤差控制功能和兩個同步誤差控制功能。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)：

（1）對相鄰交叉耦合控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，在原有基礎(chǔ)上增加比例環(huán)節(jié)，對控制參數(shù)進(jìn)行重新定義，并建立重新定義的控制參數(shù)的關(guān)系方程組。該改進(jìn)型控制結(jié)構(gòu)不僅能實(shí)現(xiàn)多電機(jī)的速度完全同步，還能實(shí)現(xiàn)多電機(jī)以任意比例進(jìn)行同步。?