CN104753406A - 一种多电机协同控制方法 - Google Patents

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孙瑜
董德胜
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Abstract

本发明公开了一种多电机协同控制方法，利用速度补偿器对各个电机进行速度信号的补偿，给定转速输入到模糊控制器，经过模糊处理器处理后通过控制器，输出为实际转速，两个输入量和一个输出量组成，输入为各电机之间转速误差及转速误差的变化量，输出为转速误差等级；再对每个同步子系统的控制参数进行重新定义，并建立重新定义的控制参数的关系方程组，使多电机同步系统中各电机之间的转速协同运行。本发明提高了系统的稳定性，能更好地克服复杂系统中的参数时变、非线性等问题，消除稳态误差，具有较高的同步控制精度和较快的收敛速度。

Description

一种多电机协同控制方法
技术领域
本发明属于自动控制技术，特别是一种多电机协同控制方法。
背景技术
多电机协同控制有软硬两种方法：通过硬件：使用机械同步装置连接需要同步的所有电机，可以通过齿轮皮带等传动形式；通过软件：使用带有闭环速度或角度控制的变频器或专用驱动器，在电机上配以编码器等角度或速度传感器来对多电机进行闭环同步控制，使多电机使用一套控制系统或同一套指令系统就可以实现同步控制。传统的同步控制结构主要包括并行控制，主从控制，虚拟总轴控制等，控制精确度不高。
随着近年来制造业和加工业等工业领域生产水平的不断提高，对大型生产设备控制系统性能的要求也越来越高。同步控制性能的好坏不仅关系到产品的质量，还会影响产品的销售。因此，如何改善多电机同步控制系统的性能，提高同步控制精度，具有十分重要的现实意义。目前，多电机同步控制主要存在两个问题。首先是单台电机对于给定速度的跟随问题。想要实现多台电机同步运行，单台电机的控制效果要好，这就要求每台电机的控制器具有良好的动态响应能力。在工业生产中应用较为广泛的是常规PID控制器，其具有结构简单，易于实现的特点。但由于PID参数在控制过程中一经确定无法改变，当面对多电机同步控制系统这种非线性、时变、强耦合控制对象时，其控制效果并不理想。
发明内容
1、本发明的目的。
本发明基于现有技术中存在的问题，提出一种多电机协同控制方法。
2、 本发明所采用的技术方案。
利用速度补偿器对各个电机进行速度信号的补偿，给定转速输入到模糊控制器，经过模糊处理器处理后通过控制器，输出为实际转速，两个输入量和一个输出量组成，输入为各电机之间转速误差及转速误差的变化量，输出为转速误差等级；再对每个同步子系统的控制参数进行重新定义，并建立重新定义的控制参数的关系方程组，使多电机同步系统中各电机之间的转速协同运行。
3、本发明的有益效果。
本发明对电机进行误差分析，在原有基础上增加模糊误差处理模块，对控制参数进行重新定义，并建立重新定义的控制参数的关系方程组。该改进型控制结构不仅能实现多电机的速度协同工作，提高了系统的稳定性，能更好地克服复杂系统中的参数时变、非线性等问题，消除稳态误差，具有较高的同步控制精度和较快的收敛速度。
附图说明
图1是多电机协同控制流程图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，多电机协同控制方法，利用速度补偿器对各个电机进行速度信号的补偿，给定转速输入到模糊控制器，经过模糊处理器处理后通过控制器，输出为实际转速，两个输入量和一个输出量组成，输入为各电机之间转速误差及转速误差的变化量，输出为转速误差等级；再对每个同步子系统的控制参数进行重新定义，并建立重新定义的控制参数的关系方程组，使多电机同步系统中各电机之间的转速协同运行。在多电机偏差耦合控制中的作用是对多电机间的耦合顺序重新进行合理分配，通过上一级判断模块对各个电机转速误差等级的判断，解模糊得到能够代表各个电机转速误差等级的真实数值，经比较后将数值较大的电机号传递给执行模块。
多电机协同控制方法，按照如下步骤进行：
步骤（1）、在控制过程中PC机向多台电机发送数据，电机通过地址判断是否接收此数据，如果接收再识别所接收的内容，并根据该内容进行动作，最后将该动作的数据结果发送回PC机；
步骤（2）根据PC机显示的数据对控制系统进行操作，如接收该信息，并根据其内容将实际检测到的的转速发送回主节点，在实际操作过程中需要实时监测多台电机的转速等信息，主节点不断发送命令信息，从节点接收信息并将检测到的转速等信息上传给主节点；
步骤（3）将检测到的转速信息经过模糊处理器处理后通过控制器实现多电机的同步控制。
实施例2
3个电机协同控制方法，利用速度补偿器对各个电机进行速度信号的补偿，给定转速输入到模糊控制器，经过模糊处理器处理后通过控制器，输出为实际转速，两个输入量和一个输出量组成，输入为各电机之间转速误差及转速误差的变化量，输出为转速误差等级；再对每个同步子系统的控制参数进行重新定义，并建立重新定义的控制参数的关系方程组，使多电机同步系统中各电机之间的转速协同运行。在多电机偏差耦合控制中的作用是对多电机间的耦合顺序重新进行合理分配，通过上一级判断模块对各个电机转速误差等级的判断，解模糊得到能够代表各个电机转速误差等级的真实数值，经比较后将数值较大的电机号传递给执行模块。
所述的模糊处理器处理按照如下步骤进行：
步骤（1）、通过预检测确定协同控制的多电机系统中的转速之间的关系；
步骤（2）、预定义每台电机的跟踪误差，输入到模糊测量模块；
步骤（3）、建立改进型的控制参数关系方程矩阵；
步骤（4）、完善模糊测量模块的搭建；
步骤（5）、执行模糊测量模块的输出的控制值，控制每个电机的执行速度。
上述实施例不以任何方式限制本发明，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1. 一种多电机协同控制方法，其特征在于：利用速度补偿器对各个电机进行速度信号的补偿，给定转速输入到模糊控制器，经过模糊处理器处理后通过控制器，输出为实际转速，两个输入量和一个输出量组成，输入为各电机之间转速误差及转速误差的变化量，输出为转速误差等级；再对每个同步子系统的控制参数进行重新定义，并建立重新定义的控制参数的关系方程组，使多电机同步系统中各电机之间的转速协同运行。
2. 根据权利要求1所述的多电机协同控制方法，其特征在于在多电机偏差耦合控制中的作用是对多电机间的耦合顺序重新进行合理分配，通过上一级判断模块对各个电机转速误差等级的判断，解模糊得到能够代表各个电机转速误差等级的真实数值，经比较后将数值较大的电机号传递给执行模块。
3. 根据权利要求1所述的多电机协同控制方法，其特征在于按照如下步骤进行：
步骤（1）、在控制过程中PC机向多台电机发送数据，电机通过地址判断是否接收此数据，如果接收再识别所接收的内容，并根据该内容进行动作，最后将该动作的数据结果发送回PC机；
步骤（2）根据PC机显示的数据对控制系统进行操作，如接收该信息，并根据其内容将实际检测到的的转速发送回主节点，在实际操作过程中需要实时监测多台电机的转速等信息，主节点不断发送命令信息，从节点接收信息并将检测到的转速等信息上传给主节点；
步骤（3）将检测到的转速信息经过模糊处理器处理后通过控制器实现多电机的同步控制。
4. 根据权利要求3所述的多电机协同控制方法，其特征在于按照所述的模糊处理器处理按照如下步骤进行：
步骤（1）、通过预检测确定协同控制的多电机系统中的转速之间的关系；
步骤（2）、预定义每台电机的跟踪误差，输入到模糊测量模块；
步骤（3）、建立改进型的控制参数关系方程矩阵；
步骤（4）、完善模糊测量模块的搭建；
步骤（5）、执行模糊测量模块的输出的控制值，控制每个电机的执行速度。
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