[發明專利]逆變器欠壓故障下多電機同步協調容錯控制方法及系統

有效

• 申請號: 202010604145.8
• 申請日: 2020-06-29
• 公開（公告）號: CN111800067B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 張登峰;趙立;李軍;陸寶春;張衛
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H02P29/028
• 分類號: H02P29/028;H02P5/74
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 汪清

本發明公開了一種逆變器欠壓故障下多電機同步協調容錯控制方法及系統；控制方法中故障檢測器采用序貫似然比檢驗方法檢測欠壓故障，容錯決策模塊根據檢測結果改變各電機控制系統容錯補償系數，協調補償器根據電機間同步誤差計算協調補償量，各電機系統跟蹤補償后指令同步信號達到容錯運行目的；容錯控制系統包括多個電機控制系統，每個系統均包括電機本體、電源驅動模塊和控制器；控制器內均設有故障檢測器和協調補償器，其中一個控制器內設有容錯決策模塊，用于計算容錯補償系數，減小故障時同步誤差。本發明提出的容錯策略結構簡單，易于實現，方便現有系統進行容錯改造。

技術領域

本發明屬于伺服電機驅動及控制領域，特別是逆變器欠壓故障下多電機同步協調容錯控制方法及系統。

背景技術

伴隨伺服技術的高速發展，多電機驅動系統廣泛地運用于各種工業生產過程。對于應用多電機驅動系統的裝備，電機之間的協調性能及電機系統的可靠性對產品質量和生產效率起著決定性作用。因此，研究多電機同步協調控制系統在故障情況下的協調容錯控制策略對于實際工業生產具有非常重要的應用價值。

在許多工程裝備中，需要采用多電機驅動系統對不同的執行機構分別控制。這類系統以多臺電機直接驅動執行機構，傳統多電機驅動系統通過對每臺電機獨立控制，或者采用多電機同步協調控制技術，保證多電機系統良好的跟蹤性能及協調性能。但是，當某臺電機系統發生逆變器欠壓故障，會導致多電機間同步協調關系改變，依靠原有耦合結構和控制策略難以自愈，最終會導致整體系統控制性能惡化甚至二次破壞。因此，準確的故障診斷方法及合適的容錯策略對于多電機驅動系統具有重要意義。傳統容錯控制往往采用基于閾值判決的故障檢測方法，其閾值的確定極度依賴調試人員經驗，不當的閾值設置將導致誤檢率及漏檢率難以符合期望要求。此外傳統容錯控制需要專門設計容錯控制器，無法利用原有正常控制器，增加了容錯控制系統設計復雜性，提高了硬件實施成本。

發明內容

本發明的目的在于提供一種逆變器欠壓故障下多電機同步協調容錯控制方法及系統，以提高故障檢測效率，降低容錯控制實現成本。

實現本發明目的的技術解決方案為：

一種逆變器欠壓故障下多電機同步協調容錯控制方法，包括以下步驟：

步驟1、獲得第i臺電機系統第n輪容錯控制方法所需信號量包括殘差值x_i(n)、電機輸出角速度信號ω_i(n)；

步驟2、利用殘差序列替代先驗知識提供總體方差，依據“3σ原則”更新備擇假設均值，利用改進的N-P準則選擇上下門限值，基于序貫似然比檢驗方法檢測逆變器欠壓故障，獲得第i臺電機系統第n輪故障標志信號F_i(n)；

步驟3、根據所有電機控制系統的故障標志信號F_i(n)以及所有電機輸出角速度ω_i(n)進行容錯決策，獲得各電機系統本輪容錯補償系數λ_i(n)：

(1)若總故障電機數目為零臺：將各個電機系統容錯補償系數λ_i(n)置1，各電機系統跟蹤指令同步角速度；

(2)若總故障電機數目為一臺：保持故障電機容錯補償系數λ_k(n)＝1，計算各非故障電機容錯補償系數λ_i(n)，各非故障電機跟蹤容錯補償后指令角速度ω_di(n)；

(3)若總故障電機數目超過兩臺：則停止所有電機系統運行；

步驟4、各電機系統協調補償器根據該電機系統輸出角速度ω_i(n)與后一臺電機系統輸出角速度ω_i+1(n)間同步誤差計算第i臺電機控制系統協調補償量∈_i(n)，根據容錯補償系數λ_i(n)和協調補償量∈_i(n)得到完全補償后的指令同步角速度ω′_di(n)。