[发明专利]一种同步时间可控的多电机位置同步控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种同步时间可控的多电机位置同步控制方法及系统，本发明包括接收同步时间和给定机械位置角；采集子电机定子电流、实时转子位置角和转速；根据转子位置角和转速，定义状态变量；根据状态变量和子电机运动方程建立子电机系统的非线性二阶方程；定义误差向量，并根据误差向量和同步时间设计滑模函数；设计子电机位置转速联合控制律模型，得到q轴输出电流控制给定量；将d、q轴输出电流控制给定量通过电流环等生成子电机的控制信号。本发明能使多电机系统实现同步时间可控，可指定各子电机的位置同步时间满足了特殊应用的需求，且具备一定的抗扰动性，保证了系统的稳定运行。

技术领域

本发明涉及多电机同步控制技术领域，具体涉及一种同步时间可控的多电机位置同步控制方法及系统。

背景技术

电机是制造装备之心，高端制造装备对电机的控制性能有很高的要求。永磁同步电机具有转矩惯性比高，功率密度高，效率高、结构简单等优点，被广泛应用于高精尖数控机床和机器人等领域。随着科学技术和经济水平的迅速增长，显然传统的单台电机的驱动控制已经不能满足现代自动化设备的要求，在高精尖数控机床，智能制造的机器人等应用场合往往需要多个电机协同工作，迫使人们逐渐研究多电机的控制。在一些特殊场所需要高精度的永磁同步电机位置伺服性能，以达到多电机精确定位的要求。

然而，多电机同步控制系统是一个多变量、非线性的复杂模型，在研究开发中，较易实现单个子系统的跟踪控制，但多个电机之间的同步性控制一直是控制系统的难点与重点。目前对于多电机的控制方式主要有非耦合协同控制方式和耦合协同控制方式。非耦合协同控制方式包括主令参考式控制、主从控制和虚拟电子主轴控制等。耦合协同控制方式包括交叉耦合控制和偏差耦合控制。目前多电机协同控制方法在应用中主要以PID算法和传统滑模控制为主。滑模变结构控制由于不受控制对象参数变化的影响，适用于非线性以及模型不确定的系统，目前被广泛用于解决许多实际的复杂工业问题。但是传统的多电机协同控制，主要是针对多电机功率平衡或转矩平衡的研究，且容易受电机参数变化影响，鲁棒性不强。而对于多电机同步同时位置控制研究较少，但在一些特殊场合如多自由度机械手臂是需要指定的时间之内从任意不同的起始位置角达到相同的给定位置十分必要，且在这个到达过程中，电机会受到多种外来扰动的影响，当负载突变时，整个控制系统的控制性能下降，无法达到高精度的定位与同步运行目标，因此提出同步时间可控的多电机位置同步控制十分必要。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种同步时间可控的多电机位置同步控制方法及系统，本发明能使多电机系统实现同步时间可控，可指定各子电机的位置同步时间满足了特殊应用的需求，且具备一定的抗扰动性，保证了系统的稳定运行。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种同步时间可控的多电机位置同步控制方法，包括：

1)接收同步时间和给定机械位置角；

2)采集子电机定子电流、实时转子位置角和转速；

3)根据转子位置角和转速，定义状态变量；

4)根据状态变量和子电机运动方程建立子电机系统的非线性二阶方程；

5)定义误差向量，并根据误差向量和同步时间设计滑模函数；

6)根据子电机系统的非线性二阶方程、滑模函数和滑模趋近律设计子电机位置转速联合控制律模型，得到q轴输出电流控制给定量