CN113098347A - 一种多电机速度同步控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种阿胶制粒机多电机速度同步控制方法,本发明采用均值耦合非奇异全局快速Terminal滑模控制方法。所属方法包括:阿胶制粒机多电机运行过程中,电机之间耦合程度低、同步性差,影响阿胶制粒质量,设计均值耦合函数,实现多电机运行过程的速度耦合控制;设计非奇异全局快速Terminal滑模速度同步控制器,使各电机速度同步控制系统响应速度提高,实现制粒机速度同步误差及其变化率在有限时间内收敛至零,改善系统的稳态精度;当单台电机因负载突变或扰动因素引起速度波动,速度同步控制器对电机间同步误差快速补偿,达到降低同步误差,提高多电机驱动系统动态性能。
Description
技术领域
本发明涉及阿胶珠饮片生产设备的控制领域,具体提供一种阿胶制粒机多电机速度同步控制方法。
背景技术
“工业4.0”的提出,国家在中药产业方面出台了一系列政策,中药饮片生产现代化问题备受关注,阿胶珠炮制工艺逐渐由半自动化向自动化、智能化炮制工艺转变,随着阿胶珠质量指标的提高,对阿胶制粒机制粒质量提出了更高的技术要求。阿胶制粒机多电机运行过程中,电机之间耦合程度低、同步性差,影响阿胶制粒质量;相较于多电机主从控制,设计均值耦合函数,使各电机之间转速实现耦合;与相邻交叉耦合相比,均值耦合控制弥补了局部耦合的不足;与传统的闭环控制相比,非奇异全局快速Terminal滑模控制结构简单、鲁棒性和适应性强,且参数整定对模型依赖性小,能够更好的保持电机运行的稳定性,系统速度同步误差能够在有限时间内收敛为零。采用均值耦合非奇异全局快速Terminal滑模控制方法,能够有效提高阿胶制粒机电机多电机运行的同步性,改善控制系统动态响应速度,减小速度同步误差。
发明内容
本发明的目的是提出一种阿胶制粒机多电机速度同步控制方法,主要解决阿胶制粒机多电机运行速度同步性差、控制系统响应速度慢的问题。本发明采用均值耦合非奇异全局快速Terminal滑模控制方法,使控制系统速度同步误差在有限时间内收敛至零,使制粒机各个电机速度同步控制响应速度提高,速度同步误差减少。其技术内容包括:
针对阿胶制粒机多电机运行过程,电机之间耦合程度低,造成同步性差,提出了一种阿胶制粒机多电机速度同步控制方法,采用均值耦合非奇异全局快速Terminal滑模控制方法,通过设计均值耦合函数,实现多电机运行过程的耦合控制;通过对非奇异全局快速Terminal滑模控制器进行设计,提高控制系统响应速度,减小速度同步误差。其特征在于:具体实施步骤包括:
步骤一、建立阿胶制粒电机数学模型和机械运动方程,以获取电机转速与电流控制量的数学关系,其过程为:
阿胶制粒电机为三相异步电动机,其数学模型的状态方程为:
式中,x=[ids iqs ψdr ψqr]T, v=[vds vqs]T,m=1/(σLs),λ=mLm/Lr,c=Rr/Lr,上标“·”表示导数,vds、ids分别为定子电压、电流d轴分量,vqs、iqs分别为定子电压、电流q轴分量,ψdr、ψqr分别为转子磁链d轴分量和q轴分量,Rs、Ls分别为定子电阻、电感,Rr、Lr分别为转子电阻、电感,Lm为定转子互感,ω1为同步角速度,ω为转子电角速度。
将定子电流作为系统输出,系统输出方程为:
y=Cx (2)
考虑摩擦系数对异步电动机的影响,异步电动机的机械运动方程为:
式中,a=B/J,k=npLmψdr/(JLr),f=TL/J,B为异步电机的机械摩擦系数,J为电机负载的转动惯量,ωm为转子机械角速度,且有ωm=2ω/np,np为电机极数;
步骤二、建立采用均值耦合的同步误差函数,同步误差定义为:
步骤三、依据步骤一中异步电动机的机械运动方程,完成非奇异全局快速Terminal滑模控制器设计,控制器实现过程包括如下步骤:
步骤a、在考虑不确定因素及参数摄动情况下,由式(3)可知,电机的机械运动方程为:
式中,Δa,Δk,Δf分别代表a,k,f的不确定因素;
步骤b、依据步骤二电机同步误差定义,对其求导,表示为:
d(t)=-Δaωm(t)+Δkiqs(t)-Δf (8)
式中,usy(t)为速度同步控制输入量,d(t)为不确定因素;
步骤c、定义速度同步控制器,滑模面及滑模控制律,使同步误差在有限时间内收敛至零,滑模面表示为:
速度同步控制器滑模控制律为:
步骤d、根据式(7)、(10)联立,可得电机速度同步控制电流量iqs(t),其表示为:
步骤四、根据期望控制目标,对步骤二、三中经验系数α、βsy、psy、qsy进行适当调整,提高控制系统响应速度,使多电机速度同步误差减小,保证控制系统鲁棒性;
完成控制。
本发明的有益之处在于,通过构建均值耦合函数,实现多电机转速的耦合控制;通过设计非奇异全局快速Terminal滑模控制器,使各电机速度同步控制系统响应速度提高,实现各电机的速度同步误差能够在有限时间内收敛至零;当单台电机因负载突变或扰动因素引起速度波动,能够对各电机间同步误差有效抑制,降低同步误差,提高了系统动态性能。
本发明的控制方法对其多电机协同控制要求较高的场合有一定的参考价值。
附图说明
图1是采用均值耦合非奇异全局快速Terminal滑模控制系统框图;
图2是均值耦合函数结构图;
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明:
一种阿胶制粒机多电机速度同步控制方法,其结构如图1所示,采用均值耦合非奇异全局快速Terminal滑模控制方法,针对阿胶制粒机多电机运行过程,电机之间耦合程度低、同步性差,设计均值耦合函数,实现多电机运行过程的耦合控制;对非奇异全局快速Terminal滑模控制器进行设计,使速度同步误差在有限时间内收敛为零,提高控制系统响应速度,降低速度同步误差
具体实现方法按如下步骤:
步骤一、建立阿胶制粒电机数学模型和机械运动方程,以获取电机转速与电流控制量的数学关系,其过程为:
阿胶制粒电机为三相异步电动机,其数学模型的状态方程为:
式中,x=[ids iqs ψdr ψqr]T, v=[vds vqs]T,m=1/(σLs),λ=mLm/Lr,c=Rr/Lr,上标“·”表示导数,vds、ids分别为定子电压、电流d轴分量,vqs、iqs分别为定子电压、电流q轴分量,ψdr、ψqr分别为转子磁链d轴分量和q轴分量,Rs、Ls分别为定子电阻、电感,Rr、Lr分别为转子电阻、电感,Lm为定转子互感,ω1为同步角速度,ω为转子电角速度。
将定子电流作为系统输出,系统输出方程为:
y=Cx (2)
考虑摩擦系数对异步电动机的影响,异步电动机的机械运动方程为:
式中,a=B/J,k=npLmψdr/(JLr),f=TL/J,B为异步电机的机械摩擦系数,J为电机负载的转动惯量,ωm为转子机械角速度,且有ωm=2ω/np,np为电机极数;
由式(1)、(2)、(3)可知,异步电动机的转速与电机自身参数、负载转矩及电流量iqs有关,由于电机自身参数是定值,因此当负载突变时,可以通过调节电流量iqs来控制电机转速;
步骤二、建立均值耦合同步误差函数,其结构如图2所示,同步误差定义为:
由式(4)可知,均值耦合函数可以使各电机转速控制产生耦合,提高多电机运行的协同性,通过计算各电机的跟踪误差和多台电机跟踪误差之和的均值,利用转速与电流的数学关系,对各电机速度同步误差有效补偿;
步骤三、依据步骤一中异步电动机的机械运动方程,完成非奇异全局快速Terminal滑模控制器设计,控制器实现过程包括如下步骤:
步骤a、在考虑不确定因素及参数摄动情况下,由式(3)可知,电机的机械运动方程为:
式中,Δa,Δk,Δf分别代表a,k,f的不确定因素;
步骤b、依据步骤二电机同步误差定义,对其求导,表示为:
d(t)=-Δaωm(t)+Δkiqs(t)-Δf (8)
式中,usy(t)为速度同步控制输入量,d(t)为不确定因素;
步骤c、定义速度同步控制器非奇异全局快速Terminal滑模面及滑模控制律,使同步误差在有限时间内收敛至零,滑模面表示为:
速度同步控制器滑模控制律为:
步骤d、根据式(7)、(10)联立,可得电机同步控制电流量iqs(t),其表示为:
式(9)为滑模面设计,当滑模面S等于零时,由式(9)可得:
由式(12)可知,在x2sy远离平衡点时,系统的收敛速度由决定,在x2sy接近平衡点时,系统的收敛速度由-βsyx2sy决定,使线性滑动模态也能快速收敛,保证了滑动模态的全局性,到达了速度同步误差在有限时间内收敛至零的目的,使系统响应速度、稳态精度提高;
步骤四、根据期望控制目标,对步骤二、三中经验系数α、βsy、psy、qsy进行适当调整,提高控制系统响应速度,使多电机同步误差减小,保证控制系统鲁棒性;
完成控制。
通过构建均值耦合函数,实现多电机转速的耦合控制,通过设计非奇异全局快速Terminal滑模控制器,实现速度同步误差在有限时间内收敛至零,使各电机速度同步控制系统响应速度提高,当单台电机因负载突变或扰动因素引起速度波动使,能够对各电机间同步误差有效抑制,降低同步误差,提高了系统控制性能。
Claims (1)
1.一种阿胶制粒机多电机速度同步控制方法,采用均值耦合非奇异全局快速Terminal滑模控制方法,对阿胶制粒机多电机转速进行同步控制,其特征在于:所述控制方法具体包括如下步骤:
步骤一、建立阿胶制粒电机数学模型和机械运动方程,获取电机转速与控制量电流的数学关系,其过程为:
阿胶制粒电机为三相异步电动机,其数学模型的状态方程为:
式中,x=[ids iqs ψdr ψqr]T,v=[vds vqs]T, m=1/(σLs),λ=mLm/Lr,c=Rr/Lr,上标“·”表示导数,vds、ids分别为定子电压、电流d轴分量,vqs、iqs分别为定子电压、电流q轴分量,ψdr、ψqr分别为转子磁链d轴分量和q轴分量,Rs、Ls分别为定子电阻、电感,Rr、Lr分别为转子电阻、电感,Lm为定转子互感,ω1为同步角速度,ω为转子电角速度;
将定子电流作为系统输出,系统输出方程为:
y=Cx (2)
考虑摩擦系数对异步电动机的影响,异步电动机的机械运动方程为:
式中,a=B/J,k=npLmψdr/(JLr),f=TL/J,B为异步电机的机械摩擦系数,J为电机负载的转动惯量,ωm为转子机械角速度,且有ωm=2ω/np,np为电机极数;
步骤二、建立均值耦合同步误差函数,同步误差定义为:
步骤三、依据步骤一中异步电动机的机械运动方程,完成非奇异全局快速Terminal滑模控制器设计,控制器实现过程包括如下步骤:
步骤a、在考虑不确定因素及参数摄动情况下,由式(3)可知,电机的机械运动方程为:
式中,Δa,Δk,Δf分别代表a,k,f的不确定因素;
步骤b、依据步骤二电机同步误差定义,对其求导,表示为:
d(t)=-Δaωm(t)+Δkiqs(t)-Δf (8)
式中,usy(t)为速度同步控制输入量,d(t)为不确定因素;
步骤c、定义速度同步控制器滑模面及滑模控制律,使同步误差在有限时间内收敛至零,滑模面表示为:
速度同步控制器滑模控制律为:
步骤d、根据式(7)、(10)联立,可得电机同步控制电流量iqs(t),其表示为:
步骤四、根据期望控制目标,对步骤二、三中经验系数α、βsy、psy、qsy进行适当调整,以提高控制系统响应速度,减小多电机速度同步误差,保证控制系统鲁棒性;
完成控制。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115097724A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-09-23 | 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 | 一种用于机器人同步控制的交叉耦合控制方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103117703A (zh) * | 2013-02-05 | 2013-05-22 | 南京工程学院 | 一种永磁同步电机无传感器控制方法及其控制装置 |
CN103872951A (zh) * | 2014-04-23 | 2014-06-18 | 东南大学 | 基于滑模磁链观测器的永磁同步电机转矩控制方法 |
CN107994834A (zh) * | 2017-10-16 | 2018-05-04 | 浙江工业大学 | 基于均值耦合误差的多电机系统自适应快速终端滑模同步控制方法 |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103117703A (zh) * | 2013-02-05 | 2013-05-22 | 南京工程学院 | 一种永磁同步电机无传感器控制方法及其控制装置 |
CN103872951A (zh) * | 2014-04-23 | 2014-06-18 | 东南大学 | 基于滑模磁链观测器的永磁同步电机转矩控制方法 |
CN107994834A (zh) * | 2017-10-16 | 2018-05-04 | 浙江工业大学 | 基于均值耦合误差的多电机系统自适应快速终端滑模同步控制方法 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
吴亚辉: "滑模控制方法在感应电机中的应用研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》 * |
王艳敏: "柔性机械手非奇异终端滑模控制方法的研究", 《中国博士学位论文全文数据库 信息科技辑》 * |
董方: "多电机伺服系统耦合同步控制研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》 * |
赵德宗: "高性能无速度传感器感应电机控制研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115097724A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-09-23 | 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 | 一种用于机器人同步控制的交叉耦合控制方法 |
CN115097724B (zh) * | 2021-12-17 | 2022-12-20 | 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 | 一种用于机器人同步控制的交叉耦合控制方法 |
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