[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 |
| 地址： | 300072*** | 國省代碼： | 天津;12 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 提高 運動 系統 同步 性能 控制 方法 | ||
本發明公開了一種提高多軸運動系統同步性能的控制方法，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；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；即通過對多軸運動系統進行補償實現同步性的情況下，保證各電機以期望速度運行。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。本發明的控制結構簡單，可靠性較高，而且模型預測方法具有動態性能好的特點，可實現多步預測，本方法僅需對軟件部分加以改動即可應用，無需增加硬件成本。
技術領域
本發明涉及電機控制領域，尤其涉及一種提高多軸運動系統同步性能的控制方法。
背景技術
在數控機床輪廓加工、機器人等小功率場合，永磁同步電機交流伺服系統以其精度高、響應快等優點得到了廣泛應用。在切削加工過程中，各軸之間同步性能的好壞直接決定了產品的優劣，故控制目標是使多軸運動系統之間保持較好的同步性能。
但在實際非直線加工中，尤其是變向處、尖角等不規則位置，由于電機的運動慣性、響應不及時問題，會使同步性較差。隨著生產的需要，研究高性能的多軸同步控制策略，更具有普遍的現實意義和廣闊的應用前景。
同步性能的好壞，反映了多軸運動系統各位置是否達到預定的位置，而且反映各位置之間的配比，直接決定了加工產品的質量。
發明內容
本發明提供了一種提高多軸運動系統同步性能的控制方法，本發明的控制結構簡單，可靠性較高，而且模型預測方法具有動態性能好的特點，可實現多步預測，本方法僅需對軟件部分加以改動即可應用，無需增加硬件成本，詳見下文描述：
一種提高多軸運動系統同步性能的控制方法，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；
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。
其中，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。
進一步地，所述模型預測包括：設計價值函數：
J1＝(Y-Θ*)TLTQcL(Y-Θ*)
J2＝(ω-ω*)TQa(ω-ω*)
J＝λ1J1+λ2J2+ΔiqTQuΔiq
J′＝λ1J1+λ2J2+ΔiqTQuΔiq
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