CN117631544B - 一种中空纤维膜拉丝机系统复合控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种中空纤维膜拉丝机系统复合控制方法及系统，其方法包括：确定多个卷筒永磁同步电机的设定转速；获取卷筒永磁同步电机的电机系统模型；基于电机系统模型确定卷筒永磁同步电机的改进非奇异快速终端滑模控制律；设计非线性扩张状态观测器，并基于非线性扩张状态观测器确定中空纤维膜拉丝机系统的估计扰动；基于改进非奇异快速终端滑模控制律和估计扰动确定复合控制律；基于设定转速和复合控制律对多个卷筒永磁同步电机的转速进行控制。本发明将估计扰动考虑在复合控制律内，提高了对多个卷筒永磁同步电机进行控制的鲁棒性、控制精度以及稳定性。
Description
技术领域
本发明中空纤维膜拉丝领域，具体涉及一种中空纤维膜拉丝机系统复合控制方法及系统。
背景技术
中空纤维膜是一种具有自支撑作用的分离膜，外形像纤维状，内部有中空的通道，广泛应用于水处理、气体分离、食品和生物制药等领域。中空纤维膜的性能和结构取决于其材料和制备工艺，采用较多的制备方法为熔体纺丝—拉丝法，将膜材料溶液通过特殊的模具挤出，形成中空的纤维状结构，然后通过固化、干燥等后处理工艺，得到具有一定孔径和性能的中空纤维膜。
中空纤维膜的厚度大约在0.1mm至1.5mm之间，其制备过程通常采用多道次拉丝处理，这个过程涉及电机同步控制，如果电机控制精度不高，会导致纤维膜拉丝过程出现裂缝甚至断裂，而传统电机控制通常采用PID控制，其控制精度较低，抗干扰能力差。
亟需提供一种中空纤维膜拉丝机系统复合控制方法及系统，解决上述技术问题。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种中空纤维膜拉丝机系统复合控制方法及系统，用以解决现有技术中存在的控制精度较低，抗干扰能力差，进而导致控制精度和稳定性较差的技术问题。
一方面，本发明提供了一种中空纤维膜拉丝机系统复合控制方法，用于控制中空纤维膜拉丝机系统中多个卷筒永磁同步电机的转速，所述方法包括：
确定所述多个卷筒永磁同步电机的设定转速；
获取所述卷筒永磁同步电机的电机系统模型；
基于所述电机系统模型确定所述卷筒永磁同步电机的改进非奇异快速终端滑模控制律；
设计非线性扩张状态观测器，并基于所述非线性扩张状态观测器确定所述中空纤维膜拉丝机系统的估计扰动；
基于所述改进非奇异快速终端滑模控制律和所述估计扰动确定复合控制律；
基于所述设定转速和所述复合控制律对所述多个卷筒永磁同步电机的转速进行控制。
在一些可能的实现方式中，所述电机系统模型包括定子电压模型、电磁转矩模型和机械运动模型；
所述定子电压模型为：
所述电磁转矩模型为：
所述机械运动模型为：
式中，为定子电压的d轴分量；/>为定子电压的q轴分量；/>为定子电流的d轴分量；/>为定子电流的q轴分量；/>为定子电阻；/>为永磁磁链；/>为d轴电感分量；/>为q轴电感分量；/>为电角速度；/>为机械角速度；/>为转动惯量；/>为磁极对数；/>为电磁转矩；/>为负载转矩；/>为粘性摩擦因素。
在一些可能的实现方式中，所述基于所述电机系统模型确定所述卷筒永磁同步电机的改进非奇异快速终端滑模控制律，包括：
基于所述电机系统模型确定所述卷筒永磁同步电机的转速误差以及转速误差导数；
设计非奇异快速终端滑模面，并基于所述非奇异快速终端滑模面确定非奇异快速终端滑模控制律；
获取饱和函数，并基于所述饱和函数确定指数趋近律；
基于所述饱和函数和所述指数趋近律对所述非奇异快速终端滑模控制律进行调整，获得所述改进非奇异快速终端滑模控制律。
在一些可能的实现方式中，所述改进非奇异快速终端滑模控制律为：
式中，为改进非奇异快速终端滑模控制律；/>为非奇异快速终端滑模控制律；为转速误差；/>为滑模控制切换增益；/>、/>、/>、/>、/>、/>均为常数；/>为非奇异快速终端滑模面；/>为指数趋近律；/>为饱和函数；/>为符号函数。
在一些可能的实现方式中，所述设计非线性扩张状态观测器，包括：
构建所述卷筒永磁同步电机的状态空间方程；
定义观测对象，所述观测对象为所述机械角速度和所述扰动；
基于所述状态空间方程和所述观测对象设计所述非线性扩张状态观测器。
在一些可能的实现方式中，所述非线性扩张状态观测器为：
式中，为转速估计误差；/>为实际输入的机械角速度；/>为所述非线性扩张状态观测器估计的机械角速度；/>为估计扰动；/>、/>、/>、/>均为正实数。
在一些可能的实现方式中，所述状态空间方程为：
式中，d为系统扰动；为/>的导数；/>为转速v的导数。
在一些可能的实现方式中，所述复合控制律为：
式中，为复合控制律；/>为所述非线性扩张状态观测器的增益。
在一些可能的实现方式中，所述多个卷筒永磁同步电机包括第一卷筒永磁同步电机、第二卷筒永磁同步电机以及第三卷筒永磁同步电机，所述设定转速包括分别与所述第一卷筒永磁同步电机、第二卷筒永磁同步电机以及第三卷筒永磁同步电机对应的第一设定转速、第二设定转速和第三设定转速；所述确定所述多个卷筒永磁同步电机的设定转速，包括：
确定所述第一设定转速，并确定所述第一设定转速与所述第二设定转速的第一标定关系以及所述第一设定转速与所述第三设定转速的第二标定关系；
基于所述第一设定转速和所述第一标定关系确定所述第二设定转速，并基于所述第一设定转速和所述第二标定关系确定所述第三设定转速。
另一方面，本发明还提供了一种中空纤维膜拉丝机系统，包括：中空纤维膜喷丝头、导向轮、第一卷筒、第二卷筒、第三卷筒、收卷筒以及设置在所述第一卷筒和所述第二卷筒之间的第一拉丝模具和设置在所述第二卷筒和所述第三卷筒之间的第二拉丝模具；所述第一卷筒、所述第二卷筒以及所述第三卷筒通过多个卷筒永磁同步电机控制转动；
其中，所述卷筒永磁同步电机的转速由上述任意一种可能的实现方式中的中空纤维膜拉丝机系统复合控制方法进行控制。
采用上述实施例的有益效果是：本发明提供的中空纤维膜拉丝机系统复合控制方法，首先，基于电机系统模型确定卷筒永磁同步电机的改进非奇异快速终端滑模控制律，并设计非线性扩张状态观测器，基于非线性扩张状态观测器确定中空纤维膜拉丝机系统的估计扰动，然后利用估计扰动改进非奇异快速终端滑模控制律确定复合控制律，将估计扰动考虑在复合控制律内，提高了对多个卷筒永磁同步电机进行控制的鲁棒性、控制精度以及稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的中空纤维膜拉丝机系统复合控制方法的一个实施例流程示意图；
图2为本发明图1中S103的一个实施例流程示意图；
图3为本发明图1中S104中设计非线性扩张状态观测器的一个实施例流程示意图；
图4为本发明提供的中空纤维膜拉丝机系统复合控制的控制框图；
图5为本发明提供的中空纤维膜拉丝机系统整体控制框图；
图6为本发明图1中S101的一个实施例流程示意图；
图7为本发明提供的第一卷筒永磁同步电机仿真转速图；
图8为本发明提供的第二卷筒永磁同步电机仿真转速图；
图9为本发明提供的第三卷筒永磁同步电机仿真转速图；
图10为本发明提供的中空纤维膜拉丝机系统的一个实施例结构示意图；
图11为本发明提供的中空纤维膜拉丝机系统卷筒运行原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。本发明中使用的流程图示出了根据本发明的一些实施例实现的操作。应当理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本发明内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其他操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器系统和/或微控制器系统中实现这些功能实体。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其他实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其他实施例相结合。
本发明提供了一种中空纤维膜拉丝机系统复合控制方法及系统，以下分别进行说明。
图1为本发明提供的中空纤维膜拉丝机系统复合控制方法的实施例流程示意图，用于控制中空纤维膜拉丝机系统中多个卷筒永磁同步电机的转速，如图1所示，中空纤维膜拉丝机系统复合控制方法包括：
S101、确定多个卷筒永磁同步电机的设定转速；
S102、获取卷筒永磁同步电机的电机系统模型；
S103、基于电机系统模型确定卷筒永磁同步电机的改进非奇异快速终端滑模控制律；
S104、设计非线性扩张状态观测器，并基于非线性扩张状态观测器确定中空纤维膜拉丝机系统的估计扰动；
S105、基于改进非奇异快速终端滑模控制律和估计扰动确定复合控制律；
S106、基于设定转速和复合控制律对多个卷筒永磁同步电机的转速进行控制。
与现有技术相比，本发明实施例提供的中空纤维膜拉丝机系统复合控制方法，首先，基于电机系统模型确定卷筒永磁同步电机的改进非奇异快速终端滑模控制律，并设计非线性扩张状态观测器，基于非线性扩张状态观测器确定中空纤维膜拉丝机系统的估计扰动，然后利用估计扰动改进非奇异快速终端滑模控制律确定复合控制律，将估计扰动考虑在复合控制律内，提高了对多个卷筒永磁同步电机进行控制的鲁棒性、控制精度以及稳定性。
需要说明的是：为了简化分析，假设三相永磁同步电机为理想电机，且满足以下假设条件：1、忽略电机铁芯的饱和；2、不计电机中的涡流和磁滞损耗；3、电机定子中的电流为三相对称正弦波电流。
在本发明的一些实施例中，电机系统模型包括定子电压模型、电磁转矩模型和机械运动模型；
定子电压模型为：
（1）
电磁转矩模型为：
（2）
机械运动模型为：
（3）
式中，为定子电压的d轴分量；/>为定子电压的q轴分量；/>为定子电流的d轴分量；/>为定子电流的q轴分量；/>为定子电阻；/>为永磁磁链；/>为d轴电感分量；/>为q轴电感分量；/>为电角速度；/>为机械角速度；/>为转动惯量；/>为磁极对数；/>为电磁转矩；/>为负载转矩；/>为粘性摩擦因素。
对于表面式永磁同步电机有，则磁转矩方程可变为：
（4）
采用矢量控制中的控制方案，变形后的磁转矩方程代入机械运动方程中，可得到：
（5）
在本发明的一些实施例中，如图2所示，步骤S103包括：
S201、基于电机系统模型确定卷筒永磁同步电机的转速误差以及转速误差导数；
S202、设计非奇异快速终端滑模面，并基于非奇异快速终端滑模面确定非奇异快速终端滑模控制律；
S203、获取饱和函数，并基于饱和函数确定指数趋近律；
S204、基于饱和函数和指数趋近律对非奇异快速终端滑模控制律进行调整，获得改进非奇异快速终端滑模控制律。
其中，转速误差x1和转速误差导数x2分别为：
（6）
（7）
结合上面提及的公式，可得：
（8）
式中，为给定机械角速度；/>为实际机械角速度。
其中，步骤S204具体为：将饱和函数替换非奇异快速终端滑模控制律中的符号函数，并引入指数趋近律控制滑模的趋近速度。
本发明实施例通过将饱和函数替换非奇异快速终端滑模控制律中的符号函数，抑制了由于符号函数的不连续，造成的系统固有抖振，实现了系统的稳定运行。进一步地，通过引入指数趋近律，使趋近速度从一较大值逐步减小至零，不仅缩短了趋近时间，而且使运动点到达滑模面时的速度很小，进一步提高了非奇异终端滑模控制的鲁棒性，降低了系统抖振。
具体推导过程为：首先，步骤S202中的非奇异快速终端滑模面s为：
（9）
对上式进行求导可得：
（10）
将式（8）代入式（10）中可得：
（11）
令，/>，由式（6）可得非奇异快速终端滑模控制律为：
（12）
从式（12）中可以看出，非奇异快速终端滑模控制律中由于存在非连续项，将会使系统产生抖振。值越大，鲁棒性越强，趋近速率越快，但抖振也会越大。为实现系统的稳定运行，使用饱和函数代替符号函数，抑制滑模控制的固有抖振现象。同时，为了进一步抑制系统抖振，引入指数趋近律，趋近速度从一较大值逐步减小至零，不仅缩短了趋近时间，而且使运动点到达滑模面时的速度很小，单纯的指数趋近，运动点逼近切换面是一个渐进的过程不能保证有限时间内到达，指数趋近律为：
（13）
结合式（12）和式（13），可得改进非奇异快速终端滑模控制律为：
（14）
式中，为改进非奇异快速终端滑模控制律；/>为非奇异快速终端滑模控制律；为转速误差；/>为滑模控制切换增益；/>、/>、/>、/>、/>、/>均为常数；/>为非奇异快速终端滑模面；/>为指数趋近律；/>为饱和函数；/>为符号函数。
具体地，，/>；/>。
需要说明的是：为证明改进非奇异快速终端滑模控制律的稳定性，选定李雅普诺夫（Lyapunov）函数对稳定性进行验证，具体地：
（15）
由式（15）可知改进非奇异快速终端滑模控制律将于有限时间内稳定。
在本发明的一些实施例中，如图3所示，步骤S104中的设计非线性扩张状态观测器，包括：
S301、构建卷筒永磁同步电机的状态空间方程；
S302、定义观测对象，观测对象为机械角速度和扰动；
S303、基于状态空间方程和观测对象设计非线性扩张状态观测器。
具体地：由式（3）可知，考虑系统参数及负载转矩的化可得：
（16）
、/>、/>表示电机的参数变化；/>为系统扰动，包括内部参数扰动和外部负载扰动。
结合式（14）和式（16），改进非奇异快速终端滑模控制律为：
（17）
从式（17）中可以看出：不确定项d的存在对系统的控制性能有很大的影响。
故令状态变量、/>，输出/>，因为实际卷筒永磁同步电机的系统扰动变化缓慢，其一阶导数可视为0，由此建立卷筒永磁同步电机的状态空间方程，状态空间方程为：
（18）
式中，d为系统扰动；为/>的导数；/>为转速v的导数。
将和/>作为观测对象，建立转速估计误差/>的高增益反馈，设计非线性扩张状态观测器如下：
（19）
式中，为双曲正切函数，/>，/>为转速估计误差；/>为实际输入的机械角速度；/>为所述非线性扩张状态观测器估计的机械角速度；/>为估计扰动；/>、/>、/>、/>均为正实数。
具体地，采用较小的值以确保高增益，以提高非线性扩张状态观测器精度，通过非线性扩张状态观测器，可实现/>，/>。
非线性扩张状态观测器所观测得到的负载扰动补偿到速度控制器中以提高系统的抗干扰性能，将非线性扩张状态观测器（19）和非奇异快速终端滑模控制律（14）构成复合控制器，得到如式（20）所示的复合控制律：
（20）
式中，为复合控制律；/>为非线性扩张状态观测器的增益。
在本发明的一个具体实施例中，如图4所示，永磁同步电机（Permanent magnetsynchronous motor，PMSM）供电电压为，设定转速为/>，速度传感器采集速度值/>，永磁同步电机三相电流/>轴和/>轴分量/>、/>经过Clark变化得到/>、/>，在经过Park变化得到定子电流的/>轴电流/>、/>，非线性扩张状态观测器（Nonlinear extended stateobserver，NESO）观测系统受到的扰动/>，并反馈给非奇异快速终端滑模控制器（Nonsingular fast terminal sliding mode controller，NFTSMC），得到/>轴参考电流/>，/>轴的参考电流/>，电压环采用PI控制，得到/>轴电压/>、/>，经过Park逆变换得到/>、/>，然后产生SVPWM波控制电压型逆变器。
在本发明的具体实施例中，多个卷筒永磁同步电机包括第一卷筒永磁同步电机、第二卷筒永磁同步电机以及第三卷筒永磁同步电机，则如图5所示，第一卷筒永磁同步电机（图5中的电机1）、第二卷筒永磁同步电机（图5中的电机2）以及第三卷筒永磁同步电机（图5中的电机3）均通过非线性扩张状态观测器和非奇异快速终端滑模控制器复合形成的复合控制器进行控制。其中，图5中的下标1，2，3分别表示第一卷筒永磁同步电机、第二卷筒永磁同步电机以及第三卷筒永磁同步电机。
为了实现第一卷筒永磁同步电机、第二卷筒永磁同步电机以及第三卷筒永磁同步电机的同步控制，在本发明的一些实施例中，设定转速包括分别与第一卷筒永磁同步电机、第二卷筒永磁同步电机以及第三卷筒永磁同步电机对应的第一设定转速、第二设定转速和第三设定转速；则如图6所示，步骤S101包括：
S601、确定第一设定转速，并确定第一设定转速与第二设定转速的第一标定关系以及第一设定转速与第三设定转速的第二标定关系；
S602、基于第一设定转速和第一标定关系确定第二设定转速，并基于第一设定转速和第二标定关系确定第三设定转速。
可以通过第一标定关系和第二标定关系可实现三个卷筒永磁同步电机的比例同步控制，而第一标定关系和第二标定关系需要根据纤维膜材料特性、温度特性等实际情况与需求进行设定。
在本发明的具体实施例中，第一设定转速、第二设定转速和第三设定转速分别为、/>和/>，则有如下对应关系：
（21）
为进一步说明本发明实施例的有效性，通过Matlab/Simulink进行仿真对比实验，用于验证本发明实施例提出的中空纤维膜拉丝机系统复合控制方法的有效性。以中空纤维膜拉丝机系统包括三台永磁同步电机为例进行仿真，在比例同步控制系统中，本发明与传统PI控制方法的仿真如附图7、附图8、附图9所示，分别表示第一卷筒永磁同步电机、第二卷筒永磁同步电机以及第三卷筒永磁同步电机的转速仿真图。在0.3s时加入10N.m的负载，仿真结果表明，本发明实施例提出的中空纤维膜拉丝机系统复合控制方法调节速度快，几乎无超调，且在面对外界干扰时，有较强的抗干扰能力，证明该方法比传统PI控制方法更加优越。
本发明实施例还提供了中空纤维膜拉丝机系统，如图10所示，中空纤维膜拉丝机系统包括：中空纤维膜喷丝头、导向轮、第一卷筒、第二卷筒、第三卷筒、收卷筒以及设置在第一卷筒和第二卷筒之间的第一拉丝模具和设置在所述第二卷筒和所述第三卷筒之间的第二拉丝模具；第一卷筒、第二卷筒以及第三卷筒通过多个卷筒永磁同步电机控制转动；
其中，卷筒永磁同步电机的转速由上述任意一个实施例中的中空纤维膜拉丝机系统复合控制方法进行控制。
应当理解的是：如图10所示，中空纤维膜拉丝机系统还可包括与第一卷筒连接的第一调谐辊，与第二卷筒连接的第二调谐辊以及与第三卷筒连接的第三调谐辊。
中空纤维膜拉丝机系统首先通过中空纤维膜喷丝头产出中空纤维膜，然后在卷筒的作用下将纤维膜按照产品规格逐级拉丝处理，最后达到中空纤维膜成品的要求并进行收卷。
在直进式拉丝机的工作过程中，纤维膜在拉丝模具内产生压力进而形变，卷筒驱动电机带动卷筒旋转，来牵引之前拉丝模具中出来的纤维膜，并调节线速度，引入到下一个拉丝模中重复上述动作。随着拉拔工作的进行，纤维膜的直径会逐级减小，由能量守恒可知，纤维膜线速度会逐渐变快，通过控制每道次的拉拔速度，使同一时间段通过各级拉丝模具的纤维膜流量相同，来确保系统的稳定工作。
如图11所示，纤维膜经过卷筒的层层拉拔终成制品，拉丝模具承担了纤维膜形变的任务，调谐辊可以将两相邻卷筒的纤维膜拉力变化转换成电信号传递给复合控制器，然后通过设定转速来调节卷筒永磁同步电机的转速。
需要说明的是：中空纤维膜通过拉丝模具三个道次的拉伸，中空纤维膜横截面积逐渐变小，同时中空纤维膜的运动速度逐渐变大，因此拉丝机系统每道次的电机转速紧密联系，要保持各电机运行过程中，中空纤维膜体积流量相等，即：
（22）
式中，，/>表示第/>道次中空纤维膜的横截面积，/>表示第/>道次中空纤维膜的半径；/>表示第/>道次中空纤维膜的线速度；/>表示第/>道次中空纤维膜的横截面积，/>表示第/>道次中空纤维膜的半径；/>表示第/>道次中空纤维膜的线速度。
由压缩率定义，可得：
（23）
其中，为第/>道次的纤维膜压缩率，是通过拉丝模具后单位长度中空纤维膜所减少的体积百分比，可以表示为：
（24）
如果设为第/>道次的电机角速度，则当稳定工作时，有：
（25）
其中是第/>道次卷筒每弧度对应的长度，它是第/>道次卷筒周长和传动比的比值。
由式（23）和式（25）可得两相邻电机之间的转速关系为：
（26）
令为相邻道次间的传动系数，由于拉丝机系统中卷筒的半径和传动比是固定的，所以/>是定值。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件（如处理器，控制器等）来完成，计算机程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
以上对本发明所提供的一种中空纤维膜拉丝机系统复合控制方法及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种中空纤维膜拉丝机系统复合控制方法，其特征在于，用于控制中空纤维膜拉丝机系统中多个卷筒永磁同步电机的转速，所述方法包括：
确定所述多个卷筒永磁同步电机的设定转速；
获取所述卷筒永磁同步电机的电机系统模型；
基于所述电机系统模型确定所述卷筒永磁同步电机的改进非奇异快速终端滑模控制律；
设计非线性扩张状态观测器，并基于所述非线性扩张状态观测器确定所述中空纤维膜拉丝机系统的估计扰动；
基于所述改进非奇异快速终端滑模控制律和所述估计扰动确定复合控制律；
基于所述设定转速和所述复合控制律对所述多个卷筒永磁同步电机的转速进行控制；
所述电机系统模型包括定子电压模型、电磁转矩模型和机械运动模型；
所述定子电压模型为：
所述电磁转矩模型为：
所述机械运动模型为：
式中，为定子电压的d轴分量；/>为定子电压的q轴分量；/>为定子电流的d轴分量；为定子电流的q轴分量；/>为定子电阻；/>为永磁磁链；/>为d轴电感分量；/>为q轴电感分量；/>为电角速度；/>为机械角速度；/>为转动惯量；/>为磁极对数；/>为电磁转矩；为负载转矩；/>为粘性摩擦因素；
所述基于所述电机系统模型确定所述卷筒永磁同步电机的改进非奇异快速终端滑模控制律，包括：
基于所述电机系统模型确定所述卷筒永磁同步电机的转速误差以及转速误差导数；
设计非奇异快速终端滑模面，并基于所述非奇异快速终端滑模面确定非奇异快速终端滑模控制律；
获取饱和函数，并基于所述饱和函数确定指数趋近律；
基于所述饱和函数和所述指数趋近律对所述非奇异快速终端滑模控制律进行调整，获得所述改进非奇异快速终端滑模控制律；
所述改进非奇异快速终端滑模控制律为：
式中，为改进非奇异快速终端滑模控制律；/>为非奇异快速终端滑模控制律；/>为转速误差；/>为滑模控制切换增益；/>、/>、/>、/>、/>、/>均为常数；/>为非奇异快速终端滑模面；/>为指数趋近律；/>为饱和函数；/>为符号函数。
2.根据权利要求1所述的中空纤维膜拉丝机系统复合控制方法，其特征在于，所述设计非线性扩张状态观测器，包括：
构建所述卷筒永磁同步电机的状态空间方程；
定义观测对象，所述观测对象为所述机械角速度和所述扰动；
基于所述状态空间方程和所述观测对象设计所述非线性扩张状态观测器。
3.根据权利要求2所述的中空纤维膜拉丝机系统复合控制方法，其特征在于，所述非线性扩张状态观测器为：
式中，为转速估计误差；/>为实际输入的机械角速度；/>为所述非线性扩张状态观测器估计的机械角速度；/>为估计扰动；/>、/>、/>、/>均为正实数。
4.根据权利要求3所述的中空纤维膜拉丝机系统复合控制方法，其特征在于，所述状态空间方程为：
式中，d为系统扰动；为/>的导数；/>为转速v的导数。
5.根据权利要求3所述的中空纤维膜拉丝机系统复合控制方法，其特征在于，所述复合控制律为：
式中，为复合控制律；/>为所述非线性扩张状态观测器的增益。
6.根据权利要求1所述的中空纤维膜拉丝机系统复合控制方法，其特征在于，所述多个卷筒永磁同步电机包括第一卷筒永磁同步电机、第二卷筒永磁同步电机以及第三卷筒永磁同步电机，所述设定转速包括分别与所述第一卷筒永磁同步电机、第二卷筒永磁同步电机以及第三卷筒永磁同步电机对应的第一设定转速、第二设定转速和第三设定转速；所述确定所述多个卷筒永磁同步电机的设定转速，包括：
确定所述第一设定转速，并确定所述第一设定转速与所述第二设定转速的第一标定关系以及所述第一设定转速与所述第三设定转速的第二标定关系；
基于所述第一设定转速和所述第一标定关系确定所述第二设定转速，并基于所述第一设定转速和所述第二标定关系确定所述第三设定转速。
7.一种中空纤维膜拉丝机系统，其特征在于，包括：中空纤维膜喷丝头、导向轮、第一卷筒、第二卷筒、第三卷筒、收卷筒以及设置在所述第一卷筒和所述第二卷筒之间的第一拉丝模具和设置在所述第二卷筒和所述第三卷筒之间的第二拉丝模具；所述第一卷筒、所述第二卷筒以及所述第三卷筒通过多个卷筒永磁同步电机控制转动；
其中，所述卷筒永磁同步电机的转速由上述权利要求1-6中任意一项所述的中空纤维膜拉丝机系统复合控制方法进行控制。
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