[發明專利]一種提高多軸運動系統同步性能的控制方法

有效

• 申請號: 201811401150.8
• 申請日: 2018-11-22
• 公開（公告）號: CN109474207B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 陳煒;劉達;史婷娜;夏長亮
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02P6/04
• 分類號: H02P6/04
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李林娟

1.一種提高多軸運動系統同步性能的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

將多電機及功率變換器看作一個整體進行建模，將同步誤差和系統速度作為一個總的控制目標；其中將多電機及功率變換器看作一個整體進行建模為設計多軸整體控制器，該控制器的輸入量為參考位置、參考速度、實際位置、實際速度；輸出量為電流指令；

當各電機轉矩都在可調控范圍內，將同步誤差作為第一控制目標，多軸運動系統的速度作為第二控制目標，以偏差耦合的控制方式運行；

當某臺電機轉矩達到極限時，以虛擬總軸的控制方式運行，其它電機以此電機速度作為參考，保證新工況下多軸運動系統的同步誤差最小。

2.根據權利要求1所述的一種提高多軸運動系統同步性能的控制方法，其特征在于，所述將多電機及功率變換器看作一個整體進行建模具體為：

采用模型預測設計x、y、z軸整體位置-速度-電流預測控制器，通過預測、滾動優化、反饋校正，確定作用于當前時刻的控制量，形成閉環網絡。

3.根據權利要求2所述的一種提高多軸運動系統同步性能的控制方法，其特征在于，所述模型預測包括：設計價值函數：

J₁＝(Y-Θ^*)^TL^TQ_cL(Y-Θ^*)

J₂＝(ω-ω^*)^TQ_a(ω-ω^*)

J＝λ₁J₁+λ₂J₂+Δi_q^TQ_uΔi_q

J′＝λ₁J₁+λ₂J₂+Δi_q^TQ_uΔi_q

式中，J₁表示同步誤差，J₂表示多軸運動系統速度誤差，J和J’為總的價值函數，Θ^*為電機旋轉角度給定序列，Y為電機實際旋轉角度，L為不同軌跡對應的誤差系數，且與Θ^*有關，ω^*為電機參考速度，ω為電機實際速度，Q_c、Q_a、Q_u分別為誤差、速度、和控制量的權重系數，λ₁、λ₂分別為價值函數對應項的權重系數，Δi_q為電流增量，T為矩陣轉置。

4.根據權利要求3所述的一種提高多軸運動系統同步性能的控制方法，其特征在于，所述多軸運動系統的預測輸出具體為：

其中，A、B、C分別為狀態方程的系統矩陣、輸入矩陣和輸出矩陣，N_c和N_p分別為控制域和預測域，Δx為狀態變量，Δy為輸出變量，y為預測輸出。

5.根據權利要求4所述的一種提高多軸運動系統同步性能的控制方法，其特征在于，所述預測輸出的矩陣表達式具體為：

Y＝Hy(k)+F₁Δx(k)+G₁Δu

式中，Y＝[y^T(k+1) y^T(k+2)…y^T(k+N_p)]^T；H＝[I_2×2 I_2×2…I_2×2]^T；

Δu為控制變量。