CN105680733B - 用于多电机同步控制的方法 - Google Patents
用于多电机同步控制的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105680733B CN105680733B CN201610152506.3A CN201610152506A CN105680733B CN 105680733 B CN105680733 B CN 105680733B CN 201610152506 A CN201610152506 A CN 201610152506A CN 105680733 B CN105680733 B CN 105680733B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- motor
- mrow
- value
- speed
- central controller
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P5/00—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
- H02P5/46—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors for speed regulation of two or more dynamo-electric motors in relation to one another
- H02P5/50—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors for speed regulation of two or more dynamo-electric motors in relation to one another by comparing electrical values representing the speeds
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Multiple Motors (AREA)
Abstract
一种用于多电机同步控制的方法，其创新在于：速度控制器投入运行前，采用同时整定方式进行整定，速度控制器投入运行后，速度控制器输出的补偿控制信号与主控制器输出的主控制信号进行叠加后得到用于控制电机的驱动信号；本发明的有益技术效果是：提出了一种多电机同步的控制方法，该方法能够有效改善多电机在动态运行时的同步精度，从而提高多电机控制系统运行的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种多电机同步控制技术，尤其涉及一种用于多电机同步控制的方法。
背景技术
现有多电机控制系统中，通常为每台电机配备两个控制器，其中一个控制器作为主控制器，用于调节各台电机自身的动态性能和稳态性能；另一个控制器作为同步补偿器，用于在给定速度发生变化时，让多电机之间不失调，并保持良好的同步控制精度；多电机同步控制系统普遍存在于工业生产和交通运输中，在工业生产中，如连铸机、轧钢机、造纸机、纺织业的染整机等，这些生产工艺的产品质量和效率，与驱动电机的同步性能密切相关，要求多电机控制系统具备较高的同步精度；又如交通领域中的四轮独立驱动电动车，需要对四台轮毂电机转速的一致性进行协调，电动车在前进过程中如果四个车轮转速不同并得不到及时的纠正，就会引起电动车向转速较慢的那一方转向。若四轮车速相差较大，则会引起车辆行驶的不稳定。
前述的用于多电机控制系统的同步补偿器，一般采用工业上常用的PID(比例、积分和微分)控制器，PID控制器投入使用前，需要对PID控制器的内置参数进行整定，现有技术存在如下两个方面问题：首先，对于多电机控制系统中的同步补偿器，一般采用经验试凑法对每个同步补偿器进行单独整定，虽然这样可以很好地匹配单台电机的参数性能，但在多电机控制系统中，由于多台电机在一起协同工作，各台电机输出转速之间相互联系、相互影响，显然，现有的单独整定方式无法兼顾各台电机之间的关联性，导致多电机控制系统的同步性较差；另外，现有的同步补偿器需要解决在不同速度给定情况和内、外界扰动不同情况下的同步问题，但速度给定和内、外界扰动是两种性质截然不同的信号，而仅采用一个PID控制器，难以对这两种性质不同的输入信号均作兼顾，不能进一步提高多电机的同步控制精度。
发明内容
针对背景技术中的问题，本发明提出了一种用于多电机同步控制的方法，其创新在于：所涉及的硬件包括：中央控制器、作为被控对象的多台电机、与多台电机一一对应的多个主控制器、与多台电机一一对应的多个速度控制器、与多台电机一一对应的多个处理模块、与多台电机一一对应的多个速度传感器；所述主控制器、处理模块和速度传感器都连接至中央控制器，中央控制器与电机的驱动装置连接，所述速度控制器的输入端连接至对应的处理模块，速度控制器的输出端连接至中央控制器，所述速度传感器用于检测电机转速；前述的硬件形成一套控制系统；
所述方法包括：当给定速度发生变化时，
1)中央控制器通过速度传感器对多台电机的转速进行检测，获得多个转速值，所述多个转速值记为多电机速度数据，然后中央控制器根据给定速度和转速值，分别计算出各台电机的速度偏差值；
2)中央控制器将多个速度偏差值分别发送至对应的主控制器，同时，中央控制器还将多电机速度数据同时发送至多个处理模块；
3)某主控制器收到相应的速度偏差值后，根据速度偏差值进行PID调节并向中央控制器输出主控制信号；
4)某处理模块收到多电机速度数据后，按如下方法进行处理：将多电机速度数据中与该处理模块所对应电机匹配的转速值记为基准值，多电机速度数据中除基准值以外的其余多个转速值记为参考值；
1]处理模块将基准值与多个参考值逐一进行比较，获得多个速度误差值εi(t)，i为单个基准值所对应的速度误差值的序号；
2]处理模块根据下式计算出误差绝对值之和εji(t)，j为该处理模块所对应电机的序号：
其中，n为单个基准值所对应的速度误差值εi(t)的数量，电机数量即为n+1；
3]处理模块将εji(t)输出至对应的速度控制器，速度控制器根据εji(t)进行PID调节并向中央控制器输出补偿控制信号；
5)中央控制器将互相匹配的主控制信号和补偿控制信号进行叠加后获得相应电机的驱动信号，然后，中央控制器将驱动信号发送至对应的驱动装置，驱动装置根据驱动信号对电机的转速进行调节；待电机进入稳态运行后，中央控制器控制速度控制器停止运行，中央控制器直接将主控制信号输出至驱动装置(稳态运行时，仅由主控制器输出主控制信号来对电机进行控制)；
多个速度控制器投入运行前，采用遗传算法对多个速度控制器进行同时整定，同时整定的方法如下：
1)单个速度控制器中用于PID调节的控制参数有比例、积分和微分三种，根据电机性能分别为三种控制参数设定取值范围(具体设定时，可根据电机运转实验的实验数据或经验进行设定)，根据各个控制参数取值范围的上限，确定各个控制参数所对应的二进制码的长度，单个控制参数所对应的二进制码即形成一个基因；将单个速度控制器所对应的三个基因排列在一起形成一个基因段，将多个速度控制器对应的多个基因段排列在一起形成一个同步调节染色体，为同步调节染色体中的各个基因赋上初值后，所述同步调节染色体即形成一个同步调节个体，采用随机赋值方式，获得多个同步调节个体，多个同步调节个体即形成同步调节初始种群，计算出同步调节初始种群中各个同步调节个体所对应的适应值f；
2)通过仿真试验，模拟多电机在给定速度发生变化时的动态调节过程，试验过程中，采用遗传算法对同步调节初始种群进行迭代处理(所述迭代处理包括复制、交叉和变异过程，基于遗传算法的公知性，本领域技术人员应该明白，迭代处理过程中，满足收敛条件时，迭代处理结束)，找到适应值f最大的同步调节个体，适应值f最大的同步调节个体记为最终个体；
3)对最终个体进行解码处理(即将二进制码解码为具体的控制参数)，将最终个体中的各个基因还原为相应的控制参数，将控制参数存储至对应的速度控制器中，整定过程完成；
所述适应值f的表达式为：
f＝1/JITAE
其中，JITAE为ITAE性能指标函数；
JITAE的表达式为：
其中，t为时间，T为仿真试验中速度同步调节过程的时间长度。
前述方案的原理是：
从前面的方案中可以看出，本发明控制系统中用于多台电机的多个速度控制器，采用同时整定的方式进行整定，同时整定过程中，控制参数调整的最终目标是使多台电机的同步性能最佳，而现有技术的单独整定方式，仅能实现单台电机运行状态最佳，而这种以单台电机运行状态最佳为目的所整定出的参数未必能够满足多台电机同步性最佳的要求，由此可以看出，采用本发明方案后，在进行整定时，从整体上考虑了多电机控制系统的同步性，以统一方式对多台电机的速度控制器进行联合整定，可以有效提高多电机运行时的同步性，改善控制系统在给定速度改变时的动态性能；
ITAE性能指标函数是一种工程领域中常见的评价指标，它可以较好地评价控制系统的同步性能和动态性能，将其用于遗传算法，可以有效提高参数整定的准确性。
由遗传算法所得到的最终个体实际上是一种适应度f最大条件下的最优PID参数组合，各个速度控制器以最终个体中各自对应的控制参数来进行PID调节，当给定速度发生改变时，此时的多电机控制系统在动态过程中的同步性能是最佳的。
另外，主控制器投入使用前也需要进行整定，其具体的整定方法采用现有技术进行，在此不再赘述。
在前述方案的基础上，本发明还提出了如下改进方案：所述控制系统中设置有多个补偿模块和多个转矩传感器；多个补偿模块与多台电机一一对应，单个补偿模块由三个补偿器组成，三个补偿器分别记为轻扰补偿器、中扰补偿器和重扰补偿器；三个补偿器的输入端均与处理模块连接，三个补偿器的输出端均与中央控制器连接；转矩传感器与中央控制器连接，多个转矩传感器与多台电机一一对应，转矩传感器用于检测电机的转矩值；
在运行过程中，中央控制器通过转矩传感器对电机的转矩值进行实时检测，当转矩值大于Tmin小于T1时，中央控制器控制相应电机的轻扰补偿器启动，当转矩值大于等于T1小于T2时，中央控制器控制相应电机的中扰补偿器启动，当转矩值大于等于T2小于Tmax时，中央控制器控制相应电机的重扰补偿器启动；
当某一电机的三个补偿器中的一者启动时，此电机记为被扰动电机，此时，中央控制器按扰动补偿方法获取扰动补偿信号，并将扰动补偿信号与主控制信号进行叠加后输出至被扰动电机的驱动装置；
所述扰动补偿方法包括：
A)中央控制器将多电机速度数据发送至被扰动电机所对应的处理模块；
B)被扰动电机所对应的处理模块收到多电机速度数据后，按如下方法进行处理：多电机速度数据中与被扰动电机匹配的转速值记为待补偿转速值，多电机速度数据中除待补偿转速值以外的其余多个转速值记为对比值；
a]处理模块将待补偿转速值与多个对比值逐一进行比较，获得多个速度对比值k为单个待补偿转速值所对应的速度对比值的序号；
b]处理模块根据下式计算出多个速度对比值的绝对值之和ε*(t)：
其中，m为速度对比值的数量；这里取m主要是为了与前面的n进行区分，若电机数量确定时，m＝n；
c]处理模块将ε*(t)输出至对应的补偿器，补偿器根据ε*(t)进行PID调节并向中央控制器输出扰动补偿信号；
待电机恢复稳态运行后，中央控制器控制相应补偿器停止运行；
控制系统中的多个补偿器投入运行前，采用遗传算法对多个补偿器逐一进行整定，整定的方法如下：
1)单个补偿器中用于PID调节的调节参数有比例、积分和微分三种，根据电机性能分别为三种调节参数设定取值范围(具体设定时，可根据电机运转实验的实验数据或经验进行设定)，根据各个调节参数取值范围的上限，确定各个调节参数所对应的二进制码的长度，单个调节参数所对应的二进制码即形成一个子段；将单个补偿器所对应的三个子段排列在一起形成一个扰动调节染色体，为扰动调节染色体中的各个子段赋上初值后，所述扰动调节染色体即形成一个扰动调节个体，采用随机赋值方式，获得多个扰动调节个体，多个扰动调节个体即形成扰动调节初始种群，计算出扰动调节初始种群中各个扰动调节个体所对应的适应值f1；
2)通过仿真试验，模拟电机在相应扰动条件下的动态调节过程，试验过程中，采用遗传算法对扰动调节初始种群进行迭代处理，找到适应值f1最大的扰动调节个体，适应值f1最大的扰动调节个体记为最优个体；
3)对最优个体进行解码处理(即将二进制码解码为具体的调节参数))，将最优个体中的各个子段还原为相应的调节参数，将调节参数存储至对应的补偿器中，整定完成；
所述适应值f1的表达式为：
其中，为ITAE性能指标函数；
的表达式为：
其中，t为时间，T1为仿真试验中扰动补偿调节过程的时间长度。
前述改进方案中，也涉及到对补偿器进行整定，与主方案相比，虽然改进方案也采用了遗传算法来获得最优参数，但在改进方案的整定过程中，是对单个补偿器进行单独整定，而非像主方案一样进行同时联合整定，这是因为：补偿器是为了解决单一电机运行过程中的负载突变扰动问题，当多电机系统中某台电机受到负载突变干扰时，受干扰电机的转速将迅速偏离，为了保证多电机系统的稳定运行，此时，应立即对受干扰电机的转速进行纠正，因此，补偿器的控制作用主要是针对受干扰电机的，与其它电机的运行状态相关性不大，且此时多电机之间的同步问题也不是主要矛盾；如背景技术中所述的，现有技术中对每台电机一般仅采用了主控制器和同步补偿器，一个同步补偿器需要以给定速度变化和扰动两种不同情况同时作兼顾，而并未专门针对单电机负载突变扰动问题制定解决方案，其控制策略十分单一、粗略；而在本发明的改进方案中，为每台电机都单独配置了轻扰补偿器、中扰补偿器和重扰补偿器，加上主方案中的主控制器和速度控制器，每台电机都有五个控制器为其服务，且这五个控制器能够各司其职，保证多电机装置同步运行；另外，本发明中之所以设置轻扰补偿器、中扰补偿器和重扰补偿器三个补偿器，其目的是为了提高控制的精确性，三个补偿器能分别针对三种不同大小的扰动进行补偿，可以有效提高控制策略的精细程度，改善控制效果，使被扰动电机的转速可以被快速纠正，有利于系统性能的稳定。
本发明的有益技术效果是：提出了一种多电机同步的控制方法，该方法能够有效改善多电机在动态运行时的同步精度，从而提高多电机控制系统运行的稳定性。
附图说明
图1、本发明的原理示意图(图中以包含4台电机的多电机系统为例)；
图中各个标记所对应的名称分别为：给定速度ω*(t)、1号电机的转速值ω1(t)、2号电机的转速值ω2(t)、3号电机的转速值ω3(t)、4号电机的转速值ω4(t)、1号电机的速度偏差值e1(t)、2号电机的速度偏差值e2(t)、3号电机的速度偏差值e3(t)、4号电机的速度偏差值e4(t)、对应1号电机的主控制信号u1(t)、对应2号电机的主控制信号u2(t)、对应3号电机的主控制信号u3(t)、对应4号电机的主控制信号u4(t)、对应1号电机的补偿控制信号u补1(t)、对应2号电机的补偿控制信号u补2(t)、对应3号电机的补偿控制信号u补3(t)、对应4号电机的补偿控制信号u补4(t)。
具体实施方式
一种用于多电机同步控制的方法，其创新在于：所涉及的硬件包括：中央控制器、作为被控对象的多台电机、与多台电机一一对应的多个主控制器、与多台电机一一对应的多个速度控制器、与多台电机一一对应的多个处理模块、与多台电机一一对应的多个速度传感器；所述主控制器、处理模块和速度传感器都连接至中央控制器，中央控制器与电机的驱动装置连接，所述速度控制器的输入端都连接至对应的处理模块，速度控制器的输出端连接至中央控制器，所述速度传感器用于检测电机转速；前述的硬件形成一套控制系统；
所述方法包括：当给定速度发生变化时，
1)中央控制器通过速度传感器对多台电机的转速进行检测，获得多个转速值，所述多个转速值记为多电机速度数据，然后中央控制器根据给定速度和转速值，分别计算出各台电机的速度偏差值；
2)中央控制器将多个速度偏差值分别发送至对应的主控制器，同时，中央控制器还将多电机速度数据同时发送至多个处理模块；
3)某主控制器收到相应的速度偏差值后，根据速度偏差值进行PID调节并向中央控制器输出主控制信号；
4)某处理模块收到多电机速度数据后，按如下方法进行处理：将多电机速度数据中与该处理模块所对应电机匹配的转速值记为基准值，多电机速度数据中除基准值以外的其余多个转速值记为参考值；
1]处理模块将基准值与多个参考值逐一进行比较，获得多个速度误差值εi(t)，i为单个基准值所对应的速度误差值的序号；
2]处理模块根据下式计算出误差绝对值之和εji(t)，j为该处理模块所对应电机的序号：
其中，n为单个基准值所对应的速度误差值εi(t)的数量，电机数量即为n+1；
3]处理模块将εji(t)输出至对应的速度控制器，速度控制器根据εji(t)进行PID调节并向中央控制器输出补偿控制信号；
5)中央控制器将互相匹配的主控制信号和补偿控制信号进行叠加后获得相应电机的驱动信号，然后，中央控制器将驱动信号发送至对应的驱动装置，驱动装置根据驱动信号对电机的转速进行调节；待电机进入稳态运行后，中央控制器控制速度控制器停止运行，中央控制器直接将主控制信号输出至驱动装置；
多个速度控制器投入运行前，采用遗传算法对多个速度控制器进行同时整定，同时整定的方法如下：
1)单个速度控制器中用于PID调节的控制参数有比例、积分和微分三种，根据电机性能分别为三种控制参数设定取值范围，根据各个控制参数取值范围的上限，确定各个控制参数所对应的二进制码的长度，单个控制参数所对应的二进制码即形成一个基因；将单个速度控制器所对应的三个基因排列在一起形成一个基因段，将多个速度控制器对应的多个基因段排列在一起形成一个同步调节染色体，为同步调节染色体中的各个基因赋上初值后，所述同步调节染色体即形成一个同步调节个体，采用随机赋值方式，获得多个同步调节个体，多个同步调节个体即形成同步调节初始种群，计算出同步调节初始种群中各个同步调节个体所对应的适应值f；
2)通过仿真试验，模拟多电机在给定速度发生变化时的动态调节过程，试验过程中，采用遗传算法对同步调节初始种群进行迭代处理，找到适应值f最大的同步调节个体，适应值f最大的同步调节个体记为最终个体；
3)对最终个体进行解码处理，将最终个体中的各个基因还原为相应的控制参数，将控制参数存储至对应的速度控制器中，整定过程完成；
所述适应值f的表达式为：
f＝1/JITAE
其中，JITAE为ITAE性能指标函数；
JITAE的表达式为：
其中，t为时间，T为仿真试验中速度同步调节过程的时间长度。
进一步地，所述控制系统中设置有多个补偿模块和多个转矩传感器；多个补偿模块与多台电机一一对应，单个补偿模块由三个补偿器组成，三个补偿器分别记为轻扰补偿器、中扰补偿器和重扰补偿器；三个补偿器的输入端均与处理模块连接，三个补偿器的输出端均与中央控制器连接；转矩传感器与中央控制器连接，多个转矩传感器与多台电机一一对应，转矩传感器用于检测电机的转矩值；
在运行过程中，中央控制器通过转矩传感器对电机的转矩值进行实时检测，当转矩值大于Tmin小于T1时，中央控制器控制相应电机的轻扰补偿器启动，当转矩值大于等于T1小于T2时，中央控制器控制相应电机的中扰补偿器启动，当转矩值大于等于T2小于Tmax时，中央控制器控制相应电机的重扰补偿器启动；Tmin、T1、T2和Tmax的具体数值可根据试验数据具体确定，Tmin、T1、T2和Tmax实质上将扰动划分为了三种状态区间；本发明的优选方案中采用了三个补偿器，从进一步提高控制的精细化程度考虑，补偿器的数量还可进行扩展，与之对应的，扰动的状态也可进一步划分为与补偿器数量对应的多个状态区间；
当某一电机的三个补偿器中的一者启动时，此电机记为被扰动电机，此时，中央控制器按扰动补偿方法获取扰动补偿信号，并将扰动补偿信号与主控制信号进行叠加后输出至被扰动电机的驱动装置；
所述扰动补偿方法包括：
A)中央控制器将多电机速度数据发送至被扰动电机所对应的处理模块；
B)被扰动电机所对应的处理模块收到多电机速度数据后，按如下方法进行处理：多电机速度数据中与被扰动电机匹配的转速值记为待补偿转速值，多电机速度数据中除待补偿转速值以外的其余多个转速值记为对比值；
a]处理模块将待补偿转速值与多个对比值逐一进行比较，获得多个速度对比值k为单个待补偿转速值所对应的速度对比值的序号；
b]处理模块根据下式计算出多个速度对比值的绝对值之和ε*(t)：
其中，m为速度对比值的数量；
c]处理模块将ε*(t)输出至对应的补偿器，补偿器根据ε*(t)进行PID调节并向中央控制器输出扰动补偿信号；
待电机恢复稳态运行后，中央控制器控制相应补偿器停止运行；
控制系统中的多个补偿器投入运行前，采用遗传算法对多个补偿器逐一进行整定，整定的方法如下：
1)单个补偿器中用于PID调节的调节参数有比例、积分和微分三种，根据电机性能分别为三种调节参数设定取值范围，根据各个调节参数取值范围的上限，确定各个调节参数所对应的二进制码的长度，单个调节参数所对应的二进制码即形成一个子段；将单个补偿器所对应的三个子段排列在一起形成一个扰动调节染色体，为扰动调节染色体中的各个子段赋上初值后，所述扰动调节染色体即形成一个扰动调节个体，采用随机赋值方式，获得多个扰动调节个体，多个扰动调节个体即形成扰动调节初始种群，计算出扰动调节初始种群中各个扰动调节个体所对应的适应值f1；
2)通过仿真试验，模拟电机在相应扰动条件下的动态调节过程，试验过程中，采用遗传算法对扰动调节初始种群进行迭代处理，找到适应值f1最大的扰动调节个体，适应值f1最大的扰动调节个体记为最优个体；
3)对最优个体进行解码处理，将最优个体中的各个子段还原为相应的调节参数，将调节参数存储至对应的补偿器中，整定完成；
所述适应值f1的表达式为：
其中，为ITAE性能指标函数；
的表达式为：
其中，t为时间，T1为仿真试验中扰动补偿调节过程的时间长度。
Claims (2)
1.一种用于多电机同步控制的方法，其特征在于：所涉及的硬件包括：中央控制器、作为被控对象的多台电机、与多台电机一一对应的多个主控制器、与多台电机一一对应的多个速度控制器、与多台电机一一对应的多个处理模块、与多台电机一一对应的多个速度传感器；所述主控制器、处理模块和速度传感器都连接至中央控制器，中央控制器与电机的驱动装置连接，所述速度控制器的输入端连接至对应的处理模块，速度控制器的输出端连接至中央控制器，所述速度传感器用于检测电机转速；前述的硬件形成一套控制系统；
所述方法包括：当给定速度发生变化时，
1)中央控制器通过速度传感器对多台电机的转速进行检测，获得多个转速值，所述多个转速值记为多电机速度数据，然后中央控制器根据给定速度和转速值，分别计算出各台电机的速度偏差值；
2)中央控制器将多个速度偏差值分别发送至对应的主控制器，同时，中央控制器还将多电机速度数据同时发送至多个处理模块；
3)某主控制器收到相应的速度偏差值后，根据速度偏差值进行PID调节并向中央控制器输出主控制信号；
4)某处理模块收到多电机速度数据后，按如下方法进行处理：将多电机速度数据中与该处理模块所对应电机匹配的转速值记为基准值，多电机速度数据中除基准值以外的其余多个转速值记为参考值；
1]处理模块将基准值与多个参考值逐一进行比较，获得多个速度误差值εi(t)，i为单个基准值所对应的速度误差值的序号；
2]处理模块根据下式计算出误差绝对值之和εji(t)，j为该处理模块所对应电机的序号：
<mrow>
<msub>
<mi>&epsiv;</mi>
<mrow>
<mi>j</mi>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>t</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>n</mi>
</munderover>
<mo>|</mo>
<msub>
<mi>&epsiv;</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>t</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>|</mo>
</mrow>
其中，n为单个基准值所对应的速度误差值εi(t)的数量，电机数量即为n+1；
3]处理模块将εji(t)输出至对应的速度控制器，速度控制器根据εji(t)进行PID调节并向中央控制器输出补偿控制信号；
5)中央控制器将互相匹配的主控制信号和补偿控制信号进行叠加后获得相应电机的驱动信号，然后，中央控制器将驱动信号发送至对应的驱动装置，驱动装置根据驱动信号对电机的转速进行调节；待电机进入稳态运行后，中央控制器控制速度控制器停止运行，中央控制器直接将主控制信号输出至驱动装置；
多个速度控制器投入运行前，采用遗传算法对多个速度控制器进行同时整定，同时整定的方法如下：
1)单个速度控制器中用于PID调节的控制参数有比例、积分和微分三种，根据电机性能分别为三种控制参数设定取值范围，根据各个控制参数取值范围的上限，确定各个控制参数所对应的二进制码的长度，单个控制参数所对应的二进制码即形成一个基因；将单个速度控制器所对应的三个基因排列在一起形成一个基因段，将多个速度控制器对应的多个基因段排列在一起形成一个同步调节染色体，为同步调节染色体中的各个基因赋上初值后，所述同步调节染色体即形成一个同步调节个体，采用随机赋值方式，获得多个同步调节个体，多个同步调节个体即形成同步调节初始种群，计算出同步调节初始种群中各个同步调节个体所对应的适应度值f；
2)通过仿真试验，模拟多电机在给定速度发生变化时的动态调节过程，试验过程中，采用遗传算法对同步调节初始种群进行迭代处理，找到适应度值f最大的同步调节个体，适应度值f最大的同步调节个体记为最终个体；
3)对最终个体进行解码处理，将最终个体中的各个基因还原为相应的控制参数，将控制参数存储至对应的速度控制器中，整定过程完成；
所述适应度值f的表达式为：
f＝1/JITAE
其中，JITAE为ITAE性能指标函数；
JITAE的表达式为：
<mrow>
<msub>
<mi>J</mi>
<mrow>
<mi>I</mi>
<mi>T</mi>
<mi>A</mi>
<mi>E</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<msubsup>
<mo>&Integral;</mo>
<mn>0</mn>
<mi>T</mi>
</msubsup>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>j</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mo>+</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</munderover>
<mi>t</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>&epsiv;</mi>
<mrow>
<mi>j</mi>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>t</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mi>d</mi>
<mi>t</mi>
</mrow>
其中，t为时间，T为仿真试验中速度同步调节过程的时间长度。
2.根据权利要求1所述的用于多电机同步控制的方法，其特征在于：所述控制系统中设置有多个补偿模块和多个转矩传感器；多个补偿模块与多台电机一一对应，单个补偿模块由三个补偿器组成，三个补偿器分别记为轻扰补偿器、中扰补偿器和重扰补偿器；三个补偿器的输入端均与处理模块连接，三个补偿器的输出端均与中央控制器连接；转矩传感器与中央控制器连接，多个转矩传感器与多台电机一一对应，转矩传感器用于检测电机的转矩值；
在运行过程中，中央控制器通过转矩传感器对电机的转矩值进行实时检测，当转矩值大于Tmin小于T1时，中央控制器控制相应电机的轻扰补偿器启动，当转矩值大于等于T1小于T2时，中央控制器控制相应电机的中扰补偿器启动，当转矩值大于等于T2小于Tmax时，中央控制器控制相应电机的重扰补偿器启动；
当某一电机的三个补偿器中的一者启动时，此电机记为被扰动电机，此时，中央控制器按扰动补偿方法获取扰动补偿信号，并将扰动补偿信号与主控制信号进行叠加后输出至被扰动电机的驱动装置；
所述扰动补偿方法包括：
A)中央控制器将多电机速度数据发送至被扰动电机所对应的处理模块；
B)被扰动电机所对应的处理模块收到多电机速度数据后，按如下方法进行处理：多电机速度数据中与被扰动电机匹配的转速值记为待补偿转速值，多电机速度数据中除待补偿转速值以外的其余多个转速值记为对比值；
a]处理模块将待补偿转速值与多个对比值逐一进行比较，获得多个速度对比值k为单个待补偿转速值所对应的速度对比值的序号；
b]处理模块根据下式计算出多个速度对比值的绝对值之和ε*(t)：
<mrow>
<msup>
<mi>&epsiv;</mi>
<mo>*</mo>
</msup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>t</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>k</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>m</mi>
</munderover>
<mo>|</mo>
<msubsup>
<mi>&epsiv;</mi>
<mi>k</mi>
<mo>*</mo>
</msubsup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>t</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>|</mo>
</mrow>
其中，m为速度对比值的数量；
c]处理模块将ε*(t)输出至对应的补偿器，补偿器根据ε*(t)进行PID调节并向中央控制器输出扰动补偿信号；
待电机恢复稳态运行后，中央控制器控制相应补偿器停止运行；
控制系统中的多个补偿器投入运行前，采用遗传算法对多个补偿器逐一进行整定，整定的方法如下：
1)单个补偿器中用于PID调节的调节参数有比例、积分和微分三种，根据电机性能分别为三种调节参数设定取值范围，根据各个调节参数取值范围的上限，确定各个调节参数所对应的二进制码的长度，单个调节参数所对应的二进制码即形成一个子段；将单个补偿器所对应的三个子段排列在一起形成一个扰动调节染色体，为扰动调节染色体中的各个子段赋上初值后，所述扰动调节染色体即形成一个扰动调节个体，采用随机赋值方式，获得多个扰动调节个体，多个扰动调节个体即形成扰动调节初始种群，计算出扰动调节初始种群中各个扰动调节个体所对应的适应度值f1；
2)通过仿真试验，模拟电机在相应扰动条件下的动态调节过程，试验过程中，采用遗传算法对扰动调节初始种群进行迭代处理，找到适应度值f1最大的扰动调节个体，适应度值f1最大的扰动调节个体记为最优个体；
3)对最优个体进行解码处理，将最优个体中的各个子段还原为相应的调节参数，将调节参数存储至对应的补偿器中，整定完成；
所述适应度值f1的表达式为：
<mrow>
<msub>
<mi>f</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
<mo>/</mo>
<msubsup>
<mi>J</mi>
<mrow>
<mi>I</mi>
<mi>T</mi>
<mi>A</mi>
<mi>E</mi>
</mrow>
<mo>*</mo>
</msubsup>
</mrow>
其中，为ITAE性能指标函数；
的表达式为：
<mrow>
<msubsup>
<mi>J</mi>
<mrow>
<mi>I</mi>
<mi>T</mi>
<mi>A</mi>
<mi>E</mi>
</mrow>
<mo>*</mo>
</msubsup>
<mo>=</mo>
<msubsup>
<mo>&Integral;</mo>
<mn>0</mn>
<mrow>
<mi>T</mi>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msubsup>
<mi>t</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msup>
<mi>&epsiv;</mi>
<mo>*</mo>
</msup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>t</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mi>d</mi>
<mi>t</mi>
</mrow>
其中，t为时间，T1为仿真试验中扰动补偿调节过程的时间长度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610152506.3A CN105680733B (zh) | 2016-03-17 | 2016-03-17 | 用于多电机同步控制的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610152506.3A CN105680733B (zh) | 2016-03-17 | 2016-03-17 | 用于多电机同步控制的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105680733A CN105680733A (zh) | 2016-06-15 |
| CN105680733B true CN105680733B (zh) | 2018-05-04 |
Family
ID=56310805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610152506.3A Active CN105680733B (zh) | 2016-03-17 | 2016-03-17 | 用于多电机同步控制的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105680733B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110104001A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-08-09 | 重庆交通大学 | 高速列车车轮空转状态下牵引电机的同步控制方法 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109968998B (zh) * | 2019-04-26 | 2022-04-01 | 重庆交通大学 | 一种动车车厢牵引电机的控制系统及其控制方法 |
| CN112049490B (zh) * | 2019-06-06 | 2021-07-13 | 北京首钢自动化信息技术有限公司 | 一种立体车库梳齿搬运车升降机构的多电机同步控制方法 |
| CN110601604B (zh) * | 2019-09-26 | 2020-11-17 | 重庆大学 | 一种多电机速度同步控制系统及其控制方法 |
| CN110829900B (zh) * | 2019-10-31 | 2021-05-04 | 上海电气富士电机电气技术有限公司 | 一种高压变频器的主从控制方法 |
| CN112968632B (zh) * | 2021-02-06 | 2022-09-20 | 山东科技大学 | 一种电动汽车多驱动电机偏差耦合转速同步控制方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004086434A (ja) * | 2002-08-26 | 2004-03-18 | Yaskawa Electric Corp | 速度指令型同期制御装置 |
| CN1992504A (zh) * | 2005-12-30 | 2007-07-04 | 上海乐金广电电子有限公司 | 电机同步速度控制装置 |
| JP2007282460A (ja) * | 2006-04-12 | 2007-10-25 | Yaskawa Electric Corp | 同期制御システム |
| CN101237206A (zh) * | 2007-12-29 | 2008-08-06 | 浙江工业大学 | 多电机协调控制系统 |
| CN101783634A (zh) * | 2010-03-15 | 2010-07-21 | 江苏大学 | 三电机同步控制系统自抗扰控制器的构造方法 |
| DE102010023286A1 (de) * | 2010-06-10 | 2011-12-15 | Minebea Co., Ltd. | Verfahren zum synchronen Positionieren von mindestens zwei bürstenlosen Elektromotoren und Elektromotor zur Durchführung des Verfahrens |
| CN104753406A (zh) * | 2013-12-30 | 2015-07-01 | 南京理工大学常熟研究院有限公司 | 一种多电机协同控制方法 |
| CN104935217A (zh) * | 2015-05-29 | 2015-09-23 | 天津大学 | 适用于多电机系统的改进型偏差耦合控制方法 |
-
2016
- 2016-03-17 CN CN201610152506.3A patent/CN105680733B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004086434A (ja) * | 2002-08-26 | 2004-03-18 | Yaskawa Electric Corp | 速度指令型同期制御装置 |
| CN1992504A (zh) * | 2005-12-30 | 2007-07-04 | 上海乐金广电电子有限公司 | 电机同步速度控制装置 |
| JP2007282460A (ja) * | 2006-04-12 | 2007-10-25 | Yaskawa Electric Corp | 同期制御システム |
| CN101237206A (zh) * | 2007-12-29 | 2008-08-06 | 浙江工业大学 | 多电机协调控制系统 |
| CN101783634A (zh) * | 2010-03-15 | 2010-07-21 | 江苏大学 | 三电机同步控制系统自抗扰控制器的构造方法 |
| DE102010023286A1 (de) * | 2010-06-10 | 2011-12-15 | Minebea Co., Ltd. | Verfahren zum synchronen Positionieren von mindestens zwei bürstenlosen Elektromotoren und Elektromotor zur Durchführung des Verfahrens |
| CN104753406A (zh) * | 2013-12-30 | 2015-07-01 | 南京理工大学常熟研究院有限公司 | 一种多电机协同控制方法 |
| CN104935217A (zh) * | 2015-05-29 | 2015-09-23 | 天津大学 | 适用于多电机系统的改进型偏差耦合控制方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110104001A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-08-09 | 重庆交通大学 | 高速列车车轮空转状态下牵引电机的同步控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105680733A (zh) | 2016-06-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105680733B (zh) | 用于多电机同步控制的方法 | |
| US9383745B2 (en) | Method and device for controlling furnace temperature of burning heating furnace | |
| CN104228606A (zh) | 一种纯电动汽车消除车辆抖动的控制方法 | |
| CN103567230A (zh) | 一种微张力控制系统和方法 | |
| US8952644B2 (en) | Apparatus and method for controlling motor | |
| CN111277175B (zh) | 一种基于混合交叉耦合的多电机同步控制方法 | |
| CN105857113A (zh) | 一种多轮独立驱动电动车故障模式下的驱动扭矩补偿方法 | |
| CN107097687A (zh) | 一种汽车抖动控制方法及装置 | |
| CN109510521A (zh) | 一种基于虚拟总轴的多电机总量协同一致容错控制方法 | |
| MX2008015931A (es) | Un proceso de control de fuerza de torsion en un sistema de calandrado. | |
| CN109849689B (zh) | 一种分布式全电驱动系统及分组控制方法 | |
| CN104338753B (zh) | 一种冷连轧机的动态变规格控制方法 | |
| CN105446335B (zh) | 一种行车定位控制方法 | |
| CN102744267B (zh) | 电机负荷分配控制方法及装置 | |
| CN106608202B (zh) | 一种电动汽车行驶协调智能控制方法及系统 | |
| CN112742878B (zh) | 典型工况下轧机垂直压下系统抗扰动控制方法 | |
| CN114421835A (zh) | 一种基于模糊偏差耦合反步滑模策略的多电机控制方法 | |
| CN113285632A (zh) | 一种双电机同步控制方法及装置 | |
| CN114160587B (zh) | 一种控制带钢张力在加减速过程中稳定的方法 | |
| CN102574176B (zh) | 控制装置及轧机的控制装置 | |
| CN103394663A (zh) | 一种拉矫机负载平衡的实现方法 | |
| CN112968632B (zh) | 一种电动汽车多驱动电机偏差耦合转速同步控制方法 | |
| KR100986808B1 (ko) | 연속 소둔로의 장력 제어 시스템 | |
| CN105676897A (zh) | 多电机系统智能协调控制方法 | |
| US10343943B2 (en) | Glass manufacturing apparatus and methods |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: No. 1, Fuxing Avenue, Shuang Fu town, Jiangjin District, Chongqing Applicant after: chongqing jiaotong university Address before: 400074 Chongqing Nan'an District University Avenue, No. 66 Applicant before: chongqing jiaotong university |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20201026 Address after: No.99 Qianjin Road, Baipu Town, Rugao City, Nantong City, Jiangsu Province Patentee after: Jiangsu Shouhua Intelligent Equipment Co.,Ltd. Address before: No. 1, Fuxing Avenue, Shuang Fu town, Jiangjin District, Chongqing Patentee before: CHONGQING JIAOTONG University |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Method for synchronous control of multiple motors Effective date of registration: 20230904 Granted publication date: 20180504 Pledgee: Jiangsu Rugao Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Baipu Branch Pledgor: Jiangsu Shouhua Intelligent Equipment Co.,Ltd. Registration number: Y2023980055039 |