[發明專利]多電機系統自適應快速終端滑模同步控制方法

有效

• 申請號: 201710957680.X
• 申請日: 2017-10-16
• 公開（公告）號: CN107994834B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 陳強;余歆祺
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: H02P23/00
• 分類號: H02P23/00;H02P5/46
• 代理公司: 33241 杭州斯可睿專利事務所有限公司
• 代理人: 王利強

一種基于均值耦合誤差的多電機系統有限時間位置同步控制方法，針對一個考慮擾動影響的多電機系統，將位置跟蹤誤差和均值耦合誤差組合得到復合誤差，利用復合誤差，結合快速終端滑模控制方法與自適應方法，設計了一種自適應快速終端滑模同步控制方法；復合誤差用于同時確保系統的位置跟蹤性能和同步性能；終端滑模控制方法用于保證系統的快速穩定收斂；自適應方法用于估計系統的未知擾動。本發明提供了一種能夠同時保證系統的位置跟蹤性能和同步性能，并且能有效補償系統未知擾動的控制方法，實現系統的快速穩定控制。

技術領域

本發明涉及一種基于均值耦合誤差的多電機系統自適應快速終端滑模同步控制方法，特別是帶有未知擾動的多電機系統的同步控制方法。

背景技術

一直以來，多電機系統在工業生產中有著舉足輕重的地位，且隨著現代工業的發展，對多電機系統的控制精度與抗擾性要求越來越高。從傳統的軋鋼機、造紙機，印刷機，到現在的工業機器人、小型四旋翼無人機等都是多電機系統的應用領域。通常來說，這些多電機系統都需要保持各電機同步運行，較差的同步性能會導致次品增多，指定任務無法完成，甚至損害設備本身。因此，提高多電機系統的同步性能具有重要意義。然而，實際應用中存在許多影響多電機系統同步性能的因素。比如設備的參數變化，運行中的負載擾動等，這些不可預知的干擾對多電機系統的抗擾能力與系統的同步性能提出了巨大考驗。可見，研究高精度的多電機同步控制方法具有十分重要的應用價值。

關于同步方法，最早由Koren針對雙軸運動系統提出交叉耦合同步方法，該方法良好地解決了各電機的期望軌跡跟蹤與同步問題，但是受到控制復雜度的限制，該方法僅適用于電機數目為2的情形。為了便于工程拓展，偏差耦合同步方法被提出，但是當電機數目較多時該同步方法仍面臨控制復雜度過高的問題。為此，一些改進型同步方法被提出，例如環耦合控制、相鄰耦合控制等。隨著電機數目增多，這些改進型同步方法的控制復雜度不會隨之上升，但是同步控制性能卻會隨之下降。因此，研究一種電機數目增多時控制復雜度不會上升，且同步性能不會下降的同步方法具有重要意義。

關于控制方法，滑模控制在解決系統不確定性和外部擾動方面被認為是一個有效的魯棒控制方法。滑模控制方法具有算法簡單、響應速度快、對外界噪聲干擾和參數攝動魯棒性強等優點。因此，滑模控制方法被廣泛應用于機器人、電機、飛行器等領域。然而，傳統的線性滑模控制和終端滑模控制分別存在漸進收斂和奇異值問題。非奇異快速終端滑模控制能在保證系統有限時間收斂的同時解決奇異值問題，成為了滑模控制領域一個熱點研究方向。此外，在控制器設計過程中，如何對擾動進行補償直接影響著系統在擾動下的工作性能。通常采用自適應方法對擾動進行實時估計，然后根據估計值進行補償，從而無需關于擾動上界的先驗知識。

發明內容

為了克服現有的多電機系統控制方法的在未知擾動作用下無法兼顧跟蹤性能與同步性能的不足，本發明將跟蹤誤差與均值耦合誤差組合得到復合誤差，利用復合誤差，提出了一種基于均值耦合誤差的多電機系統自適應快速終端滑模同步控制方法，保證系統快速穩定收斂。

為了解決上述技術問題提出的技術方案如下：

一種多電機系統自適應快速終端滑模同步控制方法，所述控制方法包括以下步驟：

步驟1，建立多電機系統的動態模型，初始化系統狀態、采樣時間以及控制參數；

一個由n臺電機組成的多電機系統，其動態模型描述為