[發明專利]一種多電機速度同步控制方法

在審

• 申請號: 202110388013.0
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113098347A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 杜欽君;丁威;趙正陽;李存賀
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/14;H02P21/18;H02P5/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種阿膠制粒機多電機速度同步控制方法，采用均值耦合非奇異全局快速Terminal滑模控制方法，對阿膠制粒機多電機轉速進行同步控制，其特征在于：所述控制方法具體包括如下步驟：

步驟一、建立阿膠制粒電機數學模型和機械運動方程，獲取電機轉速與控制量電流的數學關系，其過程為：

阿膠制粒電機為三相異步電動機，其數學模型的狀態方程為：

式中，x＝[i_ds i_qs ψ_dr ψ_qr]^T，v＝[v_ds v_qs]^T，m＝1/(σL_s)，λ＝mL_m/L_r，c＝R_r/L_r，上標“·”表示導數，v_ds、i_ds分別為定子電壓、電流d軸分量，v_qs、i_qs分別為定子電壓、電流q軸分量，ψ_dr、ψ_qr分別為轉子磁鏈d軸分量和q軸分量，R_s、L_s分別為定子電阻、電感，R_r、L_r分別為轉子電阻、電感，L_m為定轉子互感，ω₁為同步角速度，ω為轉子電角速度；

將定子電流作為系統輸出，系統輸出方程為：

y＝Cx (2)

式中，

考慮摩擦系數對異步電動機的影響，異步電動機的機械運動方程為：

式中，a＝B/J，k＝n_pL_mψ_dr/(JL_r)，f＝T_L/J，B為異步電機的機械摩擦系數，J為電機負載的轉動慣量，ω_m為轉子機械角速度，且有ω_m＝2ω/n_p，n_p為電機極數；

步驟二、建立均值耦合同步誤差函數，同步誤差定義為：

式中，為轉子機械角速度期望值，并定義n臺電機期望轉速相同，為單臺電機的跟蹤誤差，為n臺電機跟蹤誤差之和的平均值；

步驟三、依據步驟一中異步電動機的機械運動方程，完成非奇異全局快速Terminal滑模控制器設計，控制器實現過程包括如下步驟：

步驟a、在考慮不確定因素及參數攝動情況下，由式(3)可知，電機的機械運動方程為：

式中，Δa，Δk，Δf分別代表a，k，f的不確定因素；

步驟b、依據步驟二電機同步誤差定義，對其求導，表示為：

d(t)＝-Δaω_m(t)+Δki_qs(t)-Δf (8)

式中，u_sy(t)為速度同步控制輸入量，d(t)為不確定因素；

步驟c、定義速度同步控制器滑模面及滑模控制律，使同步誤差在有限時間內收斂至零，滑模面表示為：

式中，β_sy0為非線性部分增益；p_sy，q_sy為正奇數，且有p_sy＞q_sy；

速度同步控制器滑模控制律為：

式中，1＜p_sy/q_sy＜2；0≤|d(t)|＜D_sy；0＜η_sy；

步驟d、根據式(7)、(10)聯立，可得電機同步控制電流量i_qs(t)，其表示為：

步驟四、根據期望控制目標，對步驟二、三中經驗系數α、β_sy、p_sy、q_sy進行適當調整，以提高控制系統響應速度，減小多電機速度同步誤差，保證控制系統魯棒性；

完成控制。