[發明專利]一種基于相鄰交叉耦合的多電機固定時間自適應滑模控制方法

有效

• 申請號: 201810082932.3
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108448993B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 陳強;陸晟波;南余榮
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: H02P23/00
• 分類號: H02P23/00;H02P5/00;G06F30/20
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

一種基于相鄰交叉耦合的多電機固定時間自適應滑模控制方法，包括以下步驟:步驟1，建立多電機系統模型，初始化系統狀態及控制參數；步驟2，設計相鄰交叉耦合控制策略；步驟3，基于相鄰交叉耦合控制策略，設計固定時間自適應滑模控制器。本發明能夠有效改善傳統有限時間滑模控制在多電機系統控制中的收斂速度問題，并在一定程度上提高系統的魯棒性，使多電機系統能夠實現精確同步和跟蹤控制。

技術領域

本發明涉及一種基于相鄰交叉耦合的多電機固定時間自適應滑模控制方法，特別是對系統干擾和不確定項均未知的多電機系統的固定時間自適應滑模控制方法。

背景技術

多電機系統在機械加工及多關節機器人等高技術領域已獲得廣泛應用，在現代化工業制造中扮演著不可或缺的角色。而多電機系統性能指標的評判可以分為兩個：一個是同步控制精度，另一個是跟蹤控制精度，圍繞著這兩點，國內外學者已經從事了幾十年的研究。對于提高多電機的同步控制精度，學術界已提出多種同步控制策略，如主從控制，環形耦合控制，主令控制等。在同步控制策略的基礎上，選擇合適的控制算法有益于提高多電機控制系統的控制精度，主流的控制算法有魯棒控制，神經網絡控制，模糊控制，滑模控制等，其中滑模控制因其結構簡單，對參數變化不敏感，魯棒性強，可靠性高等優點，越來越多的在多電機系統中得到應用。

在傳統的有限時間滑模控制中，由于其收斂時間與初始值的大小有關，因此當初始值不同時，收斂時間也將存在不定性，影響其收斂速度，且收斂速度慢。特別是當初始值趨于無窮時，收斂時間也將趨于無窮，也就是系統無法收斂。因此，如何消除初始值對收斂速度的影響，提高收斂速度，是滑模控制在多電機系統控制中急待解決的問題。

發明內容

為了克服現有帶有干擾及不確定項的多電機系統中滑模控制的收斂速度較慢、多電機系統的魯棒性較低的不足，本發明提供了一種收斂速度較快、多電機系統的魯棒性較高的基于相鄰交叉耦合的多電機固定時間自適應滑模控制方法，該方法采用估計多電機系統中所包含的干擾和不確定項的方法，并基于估計值設計了固定時間滑模控制器，確保多電機系統的收斂速度。

為了解決上述技術問題提出的技術方案如下：

一種基于相鄰交叉耦合的多電機固定時間自適應滑模控制方法，所述控制方法包括以下步驟：

步驟1,建立多電機系統模型，初始化系統狀態及控制參數，過程如下：

1.1,多電機系統模型表示成如下形式

其中q＝[q₁…q_n]^T是電機的轉角；J₀＝diag([J₁…J_n])和ΔJ＝diag([ΔJ₁…ΔJ_n])分別是電機的給定轉動慣量和不確定轉動慣量；和分別是電機的給定摩擦項和不確定摩擦項；G₀＝[G₁…G_n]^T和ΔG₀＝[ΔG₁…ΔG_n]^T分別是電機的給定重力項和不確定重力項；u＝[u₁…u_n]^T是電機輸入轉矩；ρ＝[ρ₁…ρ_n]^T表示電機的干擾及不確定項；d＝[d₁…d_n]^T表示電機的干擾；y＝q是系統的輸出；

1.2,定義狀態變量x₁＝q，則多電機系統方程寫成如下狀態空間形式

其中，y＝x₁是系統的輸出；

步驟2,相鄰交叉耦合控制策略設計，過程如下：