CN113890450A - 提高双电机柔性联接传动系统转速同步控制性能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高双电机柔性联接传动系统转速同步控制性能的方法，以实现有效抑制系统内外出现的扰动，提高耦合系数选取范围，从而使双电机系统转速保持同步，本发明采取以下技术方案，1）将两台电机的机械动力学方程作为一个整体，建立带扰动的统一速度环数学模型；2）根据统一速度环数学模型的设计双电机的统一速度环控制器单元，所述控制器单元用于对两台电机的扰动信息进行估计并补偿；3）通过转速同步误差单元实时采集两台电机的转速信息并计算转速同步误差；4）通过同步控制器单元调节两台电机转速同步。

Description

提高双电机柔性联接传动系统转速同步控制性能的方法
技术领域：
本发明涉及一种提高双电机柔性联接传动系统转速同步控制性能的方法。
背景技术：
永磁同步电机具有结构简单、效率高、功率密度大等优点，在工厂的传动系统中，为了使传动平稳同时满足输出功率，通常会采用双电机或者多电机的驱动方式。对于双电机控制系统，当一台电机受到负载扰动时，传送系统中两台电机均会产生跟踪误差，此时电机间联接处可能会发生皮带断裂的危险情况。因此研究双永磁电机系统的转速同步控制，在工业自动化生产线、大功率平稳传动场合中具有重要的实际意义。目前多电机转速同步控制主要针对控制结构与控制方法两方面研究。
在并行控制结构中，两台电机之间无信息交互，且当其中一台电机受到负载扰动转速发生变化时，另一台电机不能跟随这种变化，同步性能较差；在主从控制结构中，从电机的给定是由主电机的输出决定，在出现负载扰动时，具有较差的动态性能；在交叉耦合控制结构中，将两台电机转速差值按一定耦合系数等值分配并补偿到各轴，达到转速同步的目的。另一方面随着微处理器技术、电力电子技术的发展，智能控制算法引起学者们的注意，国内外学者结合自适应控制、神经网络等先进控制算法，先进智能控制算法通过提高单台电机的跟踪性能，间接提高了系统同步性能。但是由于现代控制方法比较依赖于控制对象模型，而模型存在不确定性扰动，所以有必要建立不依赖对象模型的控制策略，来增强算法的实用性。
发明内容：
本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种提高双电机柔性联接传动系统转速同步控制性能的方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明一种提高双电机柔性联接传动系统转速同步控制性能的方法，包括如下步骤：
1)将两台电机的机械动力学方程作为一个整体，建立带扰动的统一速度环数学模型；
2)根据统一速度环数学模型的设计双电机的统一速度环控制器单元，所述控制器单元用于对两台电机的扰动信息进行估计并补偿；
3)通过转速同步误差单元实时采集两台电机的转速信息并计算转速同步误差；
4)通过同步控制器单元调节两台电机转速同步。
本发明方法包括的硬件包括指令给定单元、控制器单元、转速同步误差计算单元、同步控制单元、逆变驱动单元、信息采集单元。
所述指令给定单元是用于双电机系统转速同步期望值。通常根据实际生产场合的需求进行设定ωref。
所述控制器单元是根据系统的模型所设计的。系统中永磁电机采用双闭环矢量控制方式，两台电机轴通过柔性材料制成的皮带联接；由此，将两台电机的机械动力学方程作为一个整体，与传统的双电机系统中分别对单个电机进行建模不同，本发明首先将两台电机的速度环视为一个整体建立了带扰动的统一速度环数学模型。通过对统一速度环模型的建立，设计双电机统一速度环控制器，该速度控制器引入线性自抗扰控制器对扰动信息进行估计并补偿，控制器由系统总扰动估计器和线性误差反馈控制率组成，相应的总扰动是负载扰动和由系统模型失配、参数摄动等引起的不确定性扰动组成。
所述转速同步误差计算单元是将两台电机的实时转速作为输入，计算后的转速同步误差为输出的单元。设ω1，ω2分别为电机1和电机2的机械角速度，定义转速同步误差为Eω＝ω1-ω2。Eω作为反馈量作用于同步控制器，同时其大小可表示为双永磁电机系统转速同步精度的性能指标。
所述同步控制单元，通过指令给定单元设定系统的给定转速ωref，双电机柔性联接传动中电机1、2的转速期望达到同步运行的状态，即ω1＝ω2＝ωref。同步控制器采用交叉耦合控制方法，将转速同步误差按一定的比例，等值分配到各电机的q轴电流环。
所述转速同步误差单元与转速同步控制单元同时工作。转速同步误差单元计算后得到的转速同步误差，通过同步控制单元进行转速同步调节。同步控制单元是采用交叉耦合控制方法以实现双电机转速同步控制，其同步控制器表达式为：
Figure BDA0003262691130000031
式中，Kc表示耦合系数Kc；，iqc1、iqc2表示经过耦合系数补偿后的q轴给定电流；
Figure BDA0003262691130000032
表示经过限幅后的速度控制器输出的q轴给定电流。
耦合系数Kc与转速同步性能正相关，但过大会造成系统不稳定。其交叉耦合控制器的工作过程是：在其中一台电机受到扰动时，而造成转速的跌落时，交叉耦合控制器能够迅速将该同步误差值反馈到各电机的q轴电流环中，从而调节转矩达到转速同步的目的；且相比传统PI控制方法，能够增加耦合系数Kc选取范围提高转速性能。
从上式可以看出，当两台电机运行在稳定状态，且没有外在扰动时，即ω1＝ω2＝ωref；同步控制器不产生作用，当系统受到负载扰动时，ω1≠ω2，此时误差通过同步控制器后，向各电机q轴电流中叠加等值补偿量。系统的转速协同性能与交叉耦合系数绝对正相关，但是同时较大的交叉耦合系数会对传统控制带来不稳定的因素，所以无法达到最好协同性能。为了进一步提高耦合系数，正因为所设计控制器的优越性能，通过所提算法将交叉耦合所带来的不确定扰动通过自然解耦处理的方式在控制率抵消了，提高了交叉耦合系数选取范围。
从同步控制器表达式可以看出，当两台电机运行在稳定状态，且没有外在扰动时，即ω1＝ω2＝ωref；同步控制器不产生作用，当系统受到负载扰动时，ω1≠ω2，此时误差通过同步控制器后，向各电机q轴电流中叠加等值补偿量。
所述逆变驱动单元是根据控制单元的脉冲指令控制两台电机的运行。
所述信息采集单元是由三相电流传感器、直流母线电压传感器、增量式编码器组成，其采集信息主要用于反馈调节、转速同步误差计算，转速同步调节，使得系统稳定运行。
本发明的有益效果为：
本发明从解决双永磁电机系统转速同步性能的问题出发，提出了采用统一建模的方式，与传统双电机系统分别对单个电机进行建模不同，首先将两台电机的速度环视为一个整体建立统一速度环模型。基于该模型引入线性自抗扰控制器对扰动信息进行估计并补偿，该策略不但可以不依赖于扰动的模型估计出负载扰动，而且能估计出由系统模型失配、参数摄动等引起的不确定性扰动。结合交叉耦合结构实现了两台电机的转速同步，提高了系统抗扰动的能力；通过仿真实验验证，耦合系数选取范围可以扩大到原来采用PI控制方法的5倍，从而进一步提升系统的同步性能。
附图说明：
图1是采用速度环统一建模的双永磁电机转速同步抗扰动的原理框图；
图2(a)是双永磁电机系统总扰动组成及各个扰动定义；
图2(b)是双永磁电机系统线性自抗扰控制器结构图；
图3(a)是仿真实验中两台电机所施加的负载扰动波形；
图3(b)是仿真实验中两台电机转速波形；
图3(c)是仿真实验中转速同步误差波形；
图4(a)是采用传统控制方法仿真实验中转速、误差波形；
图4(b)是采用本发明所提控制方法仿真实验中转速波形。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
本发明一种提高双电机柔性联接传动系统转速同步控制性能的方法，包括：
1)将两台电机的机械动力学方程作为一个整体，建立带扰动的统一速度环数学模型；
2)根据统一速度环数学模型的设计双电机的统一速度环控制器单元，所述控制器单元用于对两台电机的扰动信息进行估计并补偿；
3)通过转速同步误差单元实时采集两台电机的转速信息并计算转速同步误差；
4)通过同步控制器单元调节两台电机转速同步。
本发明方法涉及的硬件包括指令给定单元、控制器单元、转速同步误差计算单元、同步控制单元、逆变驱动单元、信息采集单元。图1中示意两台电机轴之间通过柔性皮带相互联接。我们可以基于该系统如下式的电机机械运动方程进行建模。
Figure BDA0003262691130000041
式中，ω表示电机的机械角速度；Kt表示电机的转矩常数；iq表示电机q轴电流；J表示电机的转动惯量；B为电机粘性摩擦系数。
进一步的分析，在双永磁电机系统实际运行中，会存在负载扰动和外部随机摩擦力扰动，电机实际参数与标称参数存在一定范围的参数摄动。另外电机系统数学模型建立不准确导致的模型偏差扰动。将以上实际情况带来的扰动量引入式中，可以得到带扰动的机械运动方程如下式所示：
Figure BDA0003262691130000051
式中，ω＝[ω1ω2]T，ω1、ω2分别表示两台电机的机械角速度；u＝[iq1iq2]T，iq1、iq2分别表示两台电机的q轴电流；fw表示外部扰动，其中W1、W2分别表示两台电机的外部随机摩擦力扰动和交叉耦合扰动；fn表示内部扰动，其中N1、N2分别表示两台电机的数学模型建立过程中的偏差扰动；参数摄动Δui指(bi-b0)ui(i＝1,2)摄动部分，其中，bi(i＝1,2)是两台电机的实际值，b0为标称值。
在提出的双电机转速同步双电机柔性联接传动中，采用LADRC作为速度环控制器，以期实现高性能转速调节；经速度控制器限幅输出后，进入以PI控制器作为电流环控制器进行调节，采用id＝0控制策略，其电流环PI控制器形式为
Figure BDA0003262691130000052
式中，Kpd、Kpq为比例系数；Kid、Kiq为积分系数；其参数整定可由内模方法设计。
同步控制器采用交叉耦合结构，以实现两台电机转速同步调节，其同步控制器表达式为
Figure BDA0003262691130000053
式中，iqc1、iqc2表示经过耦合系数补偿后的q轴给定电流；
Figure BDA0003262691130000054
表示经过限幅后的速度控制器输出的q轴给定电流；Kc表示耦合系数，其取值较小时，系统同步性能较差，过大会引起系统转速震荡甚至不稳定，工程中通常采用经验整定方法。
下面对交叉耦合控制结构的工作过程进行分析，假设系统进入稳定运行状态。
1)当两台电机均未受到负载扰动时，两台电机转速未发生变化，即ω1＝ω2＝ωref。由此可知Kc(ω1-ω2)为0，此时转速同步控制器对系统不产生作用。
2)当其中一台电机受到负载扰动时，以电机1为例，此时ω1小于ω2。由此可知，转速差值通过转速同步控制器后，会对i* q1补偿一个大于零的电流，同时对i* q2补偿一个小于零的电流，从而使得电机1加速，同时电机2减速，达到转速同步的目的。
由图2(a)可以看出，双永磁电机系统的总扰动是由外部扰动、内部扰动、参数摄动三部分组成。那么，可以定义系统总扰动f＝fn+fw+Δu＝[fn1+fw1+Δu1fn2+fw2+Δu2]T＝[f1f2]T，并将以上扰动增广至系统空间状态方程中。将总扰动f增广为系统状态变量，由上式可得双电机系统速度环统一模型的状态空间表达式为
Figure BDA0003262691130000061
式中，
x＝[ω1 f1 ω2 f2]T；
Figure BDA0003262691130000062
Figure BDA0003262691130000063
基于该模型引入线性自抗扰控制器，设计线性误差反馈率和总扰动估计器对扰动信息进行估计并补偿。根据模型的状态空间方程，总扰动估计器表达式为：
Figure BDA0003262691130000064
式中，
Figure BDA0003262691130000065
为总扰动估计器的状态变量，其中
Figure BDA0003262691130000066
分别表示ω1、ω2的估计，
Figure BDA0003262691130000067
分别表示f1、f2的估计；
Figure BDA0003262691130000068
为观测器增益向量矩阵，其中，li(i＝1,2,3,4)的参数通过极点配置后确定。
观测器的系数矩阵
Figure BDA0003262691130000071
yc代表组合输出；
Figure BDA0003262691130000072
代表组合输入。
上面所示的估计器可实现对总扰动的估计，假定估计器收敛于总扰动，双永磁电机系统中的f1、f2分别可用
Figure BDA0003262691130000073
替代，因此，可得
Figure BDA0003262691130000074
如图2(b)所示，根据线性自抗扰控制理论，总扰动估计器估计的扰动可对系统中的实际总扰动进行补偿抵消。从带扰动的数学模型可以看出，当扰动项消除时，此时系统本质上等效为单积分器的控制，因此增加比例控制器，保证系统稳定，且可调系统的动态响应，线性误差反馈率的表达式为：
Figure BDA0003262691130000075
进一步的，为了验证本发明在提高双永磁电机柔性联接传动系统转速同步控制性能方面的有效性，在仿真实验中进行了相应的验证，电机参数如表1所示。
仿真实验中，仿真时长1s，期望同步转速为600r/min，对电机1、2同时施加非线性随机扰动，其随机扰动变化如图3(a)所示，转速波形与转速同步误差如图3(b)、(c)所示。由图3(b)、(c)可以看出，系统内任何一台电机受到随机负载扰动时，系统均表现出良好的转速同步性能，表明本发明中所提控制策略在双电机转速同步系统中具有良好的抗扰动能力。
仿真实验中，电机1在0.3s时刻突加负载8Nm，0.6s时刻去掉负载；电机2始终空载运行。给定参考转速nref＝600rpm，对不同控制方法进行多组仿真实验对比验证。下表所示不同的交叉耦合系数Kc取值下的不同控制方法双电机转速同步误差。
表1为永磁电机仿真参数
参数 单位 PMSM1 PMSM2
P<sub>N</sub> kW 2.3 2.3
ω<sub>N</sub> rpm 1500 1500
I<sub>N</sub> A 10 10
U<sub>N</sub> V 220 220
T<sub>n</sub> N·m 15 15
R Ω 0.635 0.635
L mH 4.025 4.025
n<sub>p</sub> - 2 2
Ψ<sub>f</sub> Wb 0.5 0.5
J kg·cm<sup>2</sup> 27.2 27.2
表2为不同Kc取值下的不同控制方法双电机转速同步误差。
Figure BDA0003262691130000081
从上表可以看出，在Kc增大的过程中，交叉耦合系数Kc的取值与同步性能正相关，一定范围内同步误差不会减小；超过一定范围，Kc的取值继续增大会造成不稳定，即系统转速响应会出现震荡不稳定，导致同步误差震荡。如图4(a)、(b)对比可以看出，在交叉耦合系数Kc＝5.5的相同条件下，采用PI控制方法的系统转速发散已经不稳定，本发明所提控制方法仍能够在较高的Kc取值下保持系统稳定，从而具有良好的同步性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.提高双电机柔性联接传动系统转速同步控制性能的方法，其特征在于：包括
1)将两台电机的机械动力学方程作为一个整体，建立带扰动的统一速度环数学模型；
2)根据统一速度环数学模型的设计双电机的统一速度环控制器单元，所述控制器单元用于对两台电机的扰动信息进行估计并补偿；
3)通过转速同步误差单元实时采集两台电机的转速信息并计算转速同步误差；
4)通过同步控制器单元调节两台电机转速同步。
2.如权利要求1所述的提高双电机柔性联接传动系统转速同步控制性能的方法，其特征在于：在设计控制器单元时，先将两台电机的速度环视为一个整体并建立带扰动的统一速度环数学模型，将所述数学模型写为包含有扰动信息的状态空间方程，根据所述状态空间方程的扰动信息设计总扰动估计器；所述数学模型中的扰动项由扰动估计值抵消后，通过设计比例控制器进行性能调节。
3.如权利要求2所述的提高双电机柔性联接传动系统转速同步控制性能的方法，其特征在于：所述带扰动的统一速度环数学模型的表达式为：
Figure FDA0003262691120000011
式中，ω＝[ω1 ω2]T，ω1、ω2分别表示两台电机的机械角速度；
u＝[iq1iq2]T，iq1、iq2分别表示两台电机的q轴电流；
fw表示外部扰动，其中W1、W2分别表示两台电机的外部随机摩擦力扰动和交叉耦合扰动；
fn表示内部扰动，其中N1、N2分别表示两台电机的所述数学模型建立过程中的偏差扰动；
参数摄动Δui指(bi-b0)ui(i＝1,2)摄动部分，其中，b0由b0＝Kt/J计算得到，bi是两台电机的实际值；Kt表示电机的转矩常数；J表示电机的转动惯量。
4.如权利要求3所述的提高双电机柔性联接传动系统转速同步控制性能的方法，其特征在于：包含有扰动信息的状态空间方程为：
Figure FDA0003262691120000021
式中，x＝[ω1f1ω2f2]T；
Figure FDA0003262691120000022
Figure FDA0003262691120000023
5.如权利要求4所述的提高双电机柔性联接传动系统转速同步控制性能的方法，其特征在于：根据所述状态空间方程的扰动信息设计的总扰动估计器的表达式为：
Figure FDA0003262691120000024
式中，
Figure FDA0003262691120000025
为总扰动估计器的增益向量矩阵，其中，li(i＝1,2,3,4)的参数通过极点配置后确定；
总扰动估计器的系数矩阵
Figure FDA0003262691120000026
yc＝[z1 z2 z3 z4]T代表组合输出；
Figure FDA0003262691120000027
代表组合输入；
总扰动估计器的状态变量中z2、z4分别表示两个电机的总扰动的估计值，z1，z3表示估计的转速；
通过总扰动估计器能够得到双电机柔性联接传动系统的总扰动，即z2趋近于f1，z4趋近于f2；
定义各电机总扰动f1、f2的估计值为
Figure FDA0003262691120000028
利用
Figure FDA0003262691120000029
抵消双电机柔性联接传动系统中f1、f2。
6.如权利要求5所述的提高双电机柔性联接传动系统转速同步控制性能的方法，其特征在于：所述比例控制器的表达式为
Figure FDA0003262691120000031
式中，Kp为比例系数。
7.如权利要求6所述的提高双电机柔性联接传动系统转速同步控制性能的方法，其特征在于：转速同步误差单元与同步控制器单元同时工作，转速同步误差单元计算后得到的转速同步误差，通过同步控制器单元进行转速同步调节，同步控制器单元是采用交叉耦合控制方式以实现双电机转速同步控制，其表达式为：
Figure FDA0003262691120000032
式中，Kc表示耦合系数；iqc1、iqc2表示经过耦合系数补偿后的q轴给定电流；
Figure FDA0003262691120000033
表示经过限幅后的速度控制器输出的q轴给定电流。
8.如权利要求7所述的提高双电机柔性联接传动系统转速同步控制性能的方法，其特征在于：交叉耦合控制方式的工作过程为：
在其中一台电机受到扰动而造成转速的跌落时，交叉耦合控制器将该同步误差值反馈到各电机的q轴电流环中，从而调节转矩达到转速同步的目的；当两台电机运行在稳定状态，且没有外在扰动时，即ω1＝ω2＝ωref；同步控制器单元不产生作用，当双电机柔性联接传动系统受到负载扰动时，ω1≠ω2，此时误差通过同步控制器单元后，向各电机q轴电流中叠加等值补偿量。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114465527A (zh) * 2022-02-21 2022-05-10 四川莱斯特真空科技有限公司 电机同步驱动方法及系统
CN118282254A (zh) * 2024-05-29 2024-07-02 宁波大学 一种车用主副电机驱动系统的同步控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
CN106533298A (zh) * 2016-12-24 2017-03-22 天津工业大学 双永磁同步电机驱动系统转速同步控制方法
CN109495026A (zh) * 2018-11-29 2019-03-19 苏州汇川技术有限公司 双驱龙门平台驱动系统、方法、设备及计算机可读存储器
CN110518848A (zh) * 2019-09-02 2019-11-29 南京工业大学 基于单神经元与改进粒子群算法优化双电机高速高精度同步控制方法
CN112910322A (zh) * 2021-01-21 2021-06-04 南京理工大学 一种基于抗扰控制的自适应双电机消隙控制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
CN106533298A (zh) * 2016-12-24 2017-03-22 天津工业大学 双永磁同步电机驱动系统转速同步控制方法
CN109495026A (zh) * 2018-11-29 2019-03-19 苏州汇川技术有限公司 双驱龙门平台驱动系统、方法、设备及计算机可读存储器
CN110518848A (zh) * 2019-09-02 2019-11-29 南京工业大学 基于单神经元与改进粒子群算法优化双电机高速高精度同步控制方法
CN112910322A (zh) * 2021-01-21 2021-06-04 南京理工大学 一种基于抗扰控制的自适应双电机消隙控制方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HORGA, V 等: "Unified Complex Vector Current Controller for AC Machine Drives", 2018 INTERNATIONAL CONFERENCE AND EXPOSITION ON ELECTRICAL AND POWER ENGINEERING (EPE), pages 924 - 931 *
张瑞成;高峰;: "轧机单独传动弹性连接系统多电机同步控制", 电气传动, no. 01 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114465527A (zh) * 2022-02-21 2022-05-10 四川莱斯特真空科技有限公司 电机同步驱动方法及系统
CN118282254A (zh) * 2024-05-29 2024-07-02 宁波大学 一种车用主副电机驱动系统的同步控制方法

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