[發明專利]用于多電機同步控制的方法

有效

• 申請號: 201610152506.3
• 申請日: 2016-03-17
• 公開（公告）號: CN105680733B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 徐凱;吳磊;劉夢琪;黃碩;李和霖
• 申請（專利權）人: 重慶交通大學
• 主分類號: H02P5/50
• 分類號: H02P5/50
• 代理公司: 重慶乾乙律師事務所50235
• 代理人: 侯懋琪

技術領域

本發明涉及一種多電機同步控制技術，尤其涉及一種用于多電機同步控制的方法。

背景技術

現有多電機控制系統中，通常為每臺電機配備兩個控制器，其中一個控制器作為主控制器，用于調節各臺電機自身的動態性能和穩態性能；另一個控制器作為同步補償器，用于在給定速度發生變化時，讓多電機之間不失調，并保持良好的同步控制精度；多電機同步控制系統普遍存在于工業生產和交通運輸中，在工業生產中，如連鑄機、軋鋼機、造紙機、紡織業的染整機等，這些生產工藝的產品質量和效率，與驅動電機的同步性能密切相關，要求多電機控制系統具備較高的同步精度；又如交通領域中的四輪獨立驅動電動車，需要對四臺輪轂電機轉速的一致性進行協調，電動車在前進過程中如果四個車輪轉速不同并得不到及時的糾正，就會引起電動車向轉速較慢的那一方轉向。若四輪車速相差較大，則會引起車輛行駛的不穩定。

前述的用于多電機控制系統的同步補償器，一般采用工業上常用的PID(比例、積分和微分)控制器，PID控制器投入使用前，需要對PID控制器的內置參數進行整定，現有技術存在如下兩個方面問題：首先，對于多電機控制系統中的同步補償器，一般采用經驗試湊法對每個同步補償器進行單獨整定，雖然這樣可以很好地匹配單臺電機的參數性能，但在多電機控制系統中，由于多臺電機在一起協同工作，各臺電機輸出轉速之間相互聯系、相互影響，顯然，現有的單獨整定方式無法兼顧各臺電機之間的關聯性，導致多電機控制系統的同步性較差；另外，現有的同步補償器需要解決在不同速度給定情況和內、外界擾動不同情況下的同步問題，但速度給定和內、外界擾動是兩種性質截然不同的信號，而僅采用一個PID控制器，難以對這兩種性質不同的輸入信號均作兼顧，不能進一步提高多電機的同步控制精度。

發明內容

針對背景技術中的問題，本發明提出了一種用于多電機同步控制的方法，其創新在于：所涉及的硬件包括：中央控制器、作為被控對象的多臺電機、與多臺電機一一對應的多個主控制器、與多臺電機一一對應的多個速度控制器、與多臺電機一一對應的多個處理模塊、與多臺電機一一對應的多個速度傳感器；所述主控制器、處理模塊和速度傳感器都連接至中央控制器，中央控制器與電機的驅動裝置連接，所述速度控制器的輸入端連接至對應的處理模塊，速度控制器的輸出端連接至中央控制器，所述速度傳感器用于檢測電機轉速；前述的硬件形成一套控制系統；

所述方法包括：當給定速度發生變化時，

1)中央控制器通過速度傳感器對多臺電機的轉速進行檢測，獲得多個轉速值，所述多個轉速值記為多電機速度數據，然后中央控制器根據給定速度和轉速值，分別計算出各臺電機的速度偏差值；

2)中央控制器將多個速度偏差值分別發送至對應的主控制器，同時，中央控制器還將多電機速度數據同時發送至多個處理模塊；

3)某主控制器收到相應的速度偏差值后，根據速度偏差值進行PID調節并向中央控制器輸出主控制信號；

4)某處理模塊收到多電機速度數據后，按如下方法進行處理：將多電機速度數據中與該處理模塊所對應電機匹配的轉速值記為基準值，多電機速度數據中除基準值以外的其余多個轉速值記為參考值；

1]處理模塊將基準值與多個參考值逐一進行比較，獲得多個速度誤差值ε_i(t)，i為單個基準值所對應的速度誤差值的序號；

2]處理模塊根據下式計算出誤差絕對值之和ε_ji(t)，j為該處理模塊所對應電機的序號：

其中，n為單個基準值所對應的速度誤差值ε_i(t)的數量，電機數量即為n+1；

3]處理模塊將ε_ji(t)輸出至對應的速度控制器，速度控制器根據ε_ji(t)進行PID調節并向中央控制器輸出補償控制信號；

5)中央控制器將互相匹配的主控制信號和補償控制信號進行疊加后獲得相應電機的驅動信號，然后，中央控制器將驅動信號發送至對應的驅動裝置，驅動裝置根據驅動信號對電機的轉速進行調節；待電機進入穩態運行后，中央控制器控制速度控制器停止運行，中央控制器直接將主控制信號輸出至驅動裝置(穩態運行時，僅由主控制器輸出主控制信號來對電機進行控制)；

多個速度控制器投入運行前，采用遺傳算法對多個速度控制器進行同時整定，同時整定的方法如下：