[发明专利]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

说明书

一种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，其特征是包括以下步骤：步骤1：根据永磁同步电机的矢量控制原理设计粒子群优化两个电机的PI控制器中K_P、K_I两个参数；步骤2：对粒子群算法进行改进提高其优化PI控制器的速度与精度；步骤3：通过对评价指标的设计，来保证单电机平稳启动，提高双电机启动时的高精度同步控制；步骤4：将优化后的参数赋值给电机PI控制器；步骤5：通过单神经元耦合器的设计，完成针对任意型号的两个电机的实时耦合计算，实现实时耦合控制。本发明能够明显改善在不同型号电机的双电机高转速下的高精度同步控制，并保证了在初始启动阶段、平稳运行阶段和负载扰动阶段均具有较高的转速同步精度。

技术领域

本发明涉及电机高速高精度同步控制领域，尤其涉及一种基于改进粒子群(IPSO)与单神经元的双电机高速高精度同步控制方法。

背景技术

在工业自动化生产领域，单电机的驱动方式在大负载、长距离和多变量控制等场合，已越来越难以满足现代工业技术发展的需求，所以要求双电机同时工作的场合日益增多。尤其是在数控剐齿机床中，刀具和工件间的转速同步性能的优劣将直接影响系统的可靠性与齿轮加工效果。

数控剐齿技术是一种基于齿轮啮合原理,采用专用的剐齿刀具进行高效,高精齿轮加工方法。这种加工方法将传统的滚齿,插齿复合为一个运动,在内、外齿轮加工过程中,剐齿刀具既相当于滚齿刀,又相当于插齿刀,刀具与工件之间有一个倾斜的安装角度,通过控制工件和刀具的转速比来实现高速,高精切齿加工。由于剐齿这种特殊的工艺，在刀具轴旋转的同时，工件轴也在同步旋转，通过改变刀具轴和工件主轴的速度比，可以灵活的改变加工产品的种类和形状，因此剐齿加工对刀具轴和工件轴的同步性要求很高。在加工过程中，由于需要缩短加工时间并采用干式切削，所以刀具轴和工件主轴所需要的转速高，这就对数控剐齿机的双电机伺服轴的同步控制技术提出了更高的要求。

目前现有的双电机同步控制方法并没有针对剐齿工况所需要的双电机高转速下的高同步性精度要求进行研究。且现有的双电机同步技术往往不会考虑到两电机型号不同情况下同步误差补偿的区别以及单个电机控制性能对双电机同步精度的影响。因此本发明针对现有双电机同步控制方法存在高速情况下的同步性能有所下降以及在启动和有负载扰动时的同步效果不足等问题，设计了一种基于改进粒子群与单神经元算法优化双电机高精度同步控制方法，具有较大的实际工程价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种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。针对上述现有技术中的不足，采用改进粒子群算法优化单电机控制器以及单神经元优化新的双电机转速同步耦合器，对同步转速进行控制，能够明显改善在不同型号电机的双电机高转速下的高精度同步控制，并保证了在初始启动阶段、平稳运行阶段和负载扰动阶段均具有较高的转速同步精度。

本发明采用以下技术方案：

一种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，包括以下步骤：

步骤1：根据永磁同步电机的矢量控制原理设计粒子群优化两个电机的PI控制器中 K_P、K_I两个参数。

步骤2：对粒子群算法进行改进提高其优化PI控制器的速度与精度。

步骤3：通过对评价指标的设计，来保证单电机平稳启动，提高双电机启动时的高精度同步控制。

步骤4：将优化后的参数赋值给电机PI控制器。

步骤5：根据交叉耦合控制方法，采用单神经元算法建立耦合器，利用两电机采集到的实时转速，完成针对任意型号的两个电机的实时耦合计算，实现实时耦合控制。

所述步骤3具体包括如下步骤：具体的，通过混沌映射初始化粒子，混沌映射方法如下：