[发明专利]一种基于滑模变结构的多轴伺服变比例协同控制方法

说明书

本发明公开了一种基于滑模变结构的多轴伺服变比例协同控制方法，涉及多轴同步控制设备领域，包括以下步骤：步骤S1：根据传统的环形耦合控制结构，设计适用于多轴转速存在比例的改进型环形耦合控制结构；步骤S2：根据基于旋转坐标系下永磁同步伺服电机的数学模型，建立电机的状态方程；步骤S3：结合滑模变结构控制算法的优点设计多电机同步控制器，本发明提出的基于滑模变结构的多轴伺服变比例协同控制方法，有效的克服了复杂系统中参数时变，多变量，非线性和强耦合等问题，使系统具有较快的动态响应，收敛速度快，鲁棒性强，可靠性高等特点，很好的实现了系统各电机转速满足变比例的复杂工况要求，可有效发挥多电机的协同控制性能。

技术领域

本发明涉及多轴同步控制设备领域，具体是一种基于滑模变结构的多轴伺服变比例协同控制方法。

背景技术

随着工业化和自动化水平的不断提高,多电机同步控制技术被广泛应用于多轴伺服系统中，使该技术备受众多学者关注。同时，该技术解决了许多工程应用中的实际问题，取得了较大的经济效益。然而多电机同步控制系统属于一种多变量，非线性和强耦合的复杂模型，针对实际工程应用中各电机存在比例同步甚至变比例同步问题，如何设计较好的同步控制方法，是同步控制技术在实际生产应用中的关键，因为它直接影响生产的可靠性及产品质量的好坏。

目前，本发明属于各电机转速存在变比例的复杂工况，因此要解决的关键问题就是，如何设计控制使各电机具有较快的动态响应特性、高跟踪精度以及系统运作过程中的稳定性以及高可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于滑模变结构的多轴伺服变比例协同控制方法，以解决现有系统多电机的变比例同步性能欠佳的问题，使系统各电机按照既定的运动轨迹平稳且同步在线调整偏差的高同步运动。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于滑模变结构的多轴伺服变比例协同控制方法，包括以下步骤：

步骤S1：根据传统的环形耦合控制结构，设计适用于多轴转速存在比例的改进型环形耦合控制结构；

步骤S2：根据基于旋转坐标系下永磁同步伺服电机的数学模型，建立电机的状态方程；

步骤S3：结合滑模变结构控制算法的优点设计多电机同步控制器。

作为本发明进一步的方案：所述步骤S1具体包括：

S11：系统第j台电机自身的跟踪误差可表示为：

e_j＝k_j-1ω_d-ω_j＝ω_dj-ω_j (₁)

式中，k_j-1代表系统第j台电机与系统给定转速之间的比例系数，其中(j＝1，2，…，n)，ω_dj和ω_j分别代表第j台电机的输入转速和输出转速。

S12：根据改进型环形耦合控制结构图，可求出系统第j台电机补偿后的跟踪误差为：

E_j＝ω_dj-ω_j-γ_j[ω_j-(k_j-1/k_j)ω_j+1] (2)

式中，γ_j代表系统第j台电机的反馈增益。其中，当j＝n时，k_j＝k₀，ω_j+1＝ω₁。

S13：定义系统第j台电机与相邻第j+1台电机的同步误差为ε_j，则有：