[發明專利]主從式多電機同步的H2最優控制方法

有效

• 申請號: 201710290902.7
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN107104612B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 張衛東;葉菲
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H02P5/48
• 分類號: H02P5/48;H02P23/00
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 應小波

1.一種主從式多電機同步的H2最優控制方法，該方法用于多電機同步控制系統，該多電機同步控制系統包括作為被控對象的N個同質伺服電機系統，以及單個伺服電機對應的控制器、驅動器和速度傳感器，其特征在于，所述的H2最優控制方法具體包括以下步驟：

1)首先對單個被控驅動器和電機系統的傳遞函數辨識模型；

2)對相互連接的多個電機系統辨識出拓撲結構，表示成拉普拉斯矩陣L，計算出拓撲矩陣的特征值λ_i,i＝1,2,…,N；

3)輸入實際工業所需的綜合性能指標J(s)和參考轉速信號ω^*；

4)事先編制好離線控制程序，根據所輸入的綜合性能指標和被控電機傳遞矩陣，計算出不同性能指標對應的最優內?？刂破鱍_opt(s)，所得結果傳輸給在線控制程序；

5)事先編制好在線控制程序，即在已有最優內模控制器后串聯濾波器，Q_i(s)＝Q_opt(s)f_i(s)，其中f_i(s)是第i個電機的濾波器，Q_i(s)是第i個電機的次優內模控制器；

6)組態界面上設置參數k輸入框；

7)在線控制程序輸出N個通道的u_i(s)，對其進行限幅，防止積分飽和，由D/A轉換后輸出至電機驅動器，分別作用到N個被控電機，使被控電機運行在給定的范圍內；同時速度傳感器實時測量各個電機的轉速ω_i(s)，由A/D轉換后，將所得狀態參數與被控電機的相鄰電機轉速都傳輸至處理模塊，處理模塊將所收到狀態參數進行加減法，求得系統誤差信號傳輸至在線控制程序，如此周而復始實現控制；

8)離線仿真；

9)將在線控制程序和所有參數投入實際工業使用，實現多電機轉速的同步跟蹤。

2.根據權利要求1所述的一種主從式多電機同步的H2最優控制方法，其特征在于，所述的步驟1)中的傳遞函數辨識模型表達式如下：

其中K為被控對象傳遞函數的比例系數，θ為時滯參數，N₊(s)和M₊(s)指根在右半平面的多項式，N_-(s)和M_-(s)指根在左半平面的多項式，N₊(0)＝N_-(0)＝M₊(0)＝M_-(0)＝1，即p_j是被控對象的不穩定極點，l_j是極點p_j所在項的次數，r_p是不穩定極點的個數。

3.根據權利要求1所述的一種主從式多電機同步的H2最優控制方法，其特征在于，所述的步驟3)中的綜合性能指標J(s)包括兩項，分別是“J₁(s)—最優參考信號跟蹤”和“J₂(s)—最優輸入擾動抑制”。

4.根據權利要求1所述的一種主從式多電機同步的H2最優控制方法，其特征在于，所述的步驟4)中的最優內?？刂破靼ǎ?/p>

最優參考信號跟蹤控制器：

最優輸入擾動抑制控制器：

其中k是可調參數，A(s)是一個有理多項式且滿足

5.根據權利要求4所述的一種主從式多電機同步的H2最優控制方法，其特征在于，所述的k的取值必須使得多電機系統滿足內穩定：即對所有的λ_i,i＝1,2,…,N，1-λ_iG_i(s)Q_i(s)＝0的解都在復平面的左半平面，k的調節范圍為[0,k_max)，其初始值為0。