一種基于模糊自抗擾和自適應(yīng)滑模的相鄰耦合型多電機(jī)速度跟蹤和同步控制方法
【專利摘要】一種基于模糊自抗擾和和自適應(yīng)滑模的相鄰耦合型多電機(jī)系統(tǒng)控制方法，包括:建立多電機(jī)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，初始化系統(tǒng)狀態(tài)及控制參數(shù)；基于模糊自抗擾方法，設(shè)計(jì)多電機(jī)速度跟蹤控制器；基于改進(jìn)相鄰耦合和自適應(yīng)積分滑模，設(shè)計(jì)多電機(jī)同步控制器。本發(fā)明能夠有效解決多電機(jī)系統(tǒng)的速度一致性問(wèn)題，并提高系統(tǒng)的快速收斂性能，增強(qiáng)多電機(jī)系統(tǒng)的魯棒性。
【專利說(shuō)明】
-種基于模糊自抗擾和自適應(yīng)滑模的相鄰輔合型多電機(jī)速度 跟蹤和同步控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于多電機(jī)控制領(lǐng)域，設(shè)及一種基于模糊自抗擾和和自適應(yīng)滑模的相鄰禪 合型多電機(jī)系統(tǒng)控制方法，特別是對(duì)于含有不確定項(xiàng)的多電機(jī)系統(tǒng)的同步控制和跟蹤控 制。
【背景技術(shù)】
[0002] 在許多現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用中，例如造紙業(yè)，連續(xù)滾筒攬拌機(jī)，電梯制造，紡織制造業(yè)當(dāng) 中，負(fù)載通常被兩個(gè)甚至是更多的電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)。運(yùn)些電機(jī)被設(shè)計(jì)出來(lái)去跟蹤指定的信號(hào) 并且保持相同的速度運(yùn)行。同步性能是多電機(jī)系統(tǒng)評(píng)價(jià)的一個(gè)重要指標(biāo)，它很容易受到一 些不確定項(xiàng)的影響例如參數(shù)變化和外部擾動(dòng)，同步誤差過(guò)大的情況下，不僅會(huì)影響生產(chǎn)效 率，嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致生產(chǎn)線停止運(yùn)行。因此，一個(gè)好的跟蹤控制器和同步控制器設(shè)計(jì)對(duì)于 多電機(jī)系統(tǒng)性能的實(shí)現(xiàn)具有十分重要的意義。
[0003] 在過(guò)去的幾十年間，已經(jīng)有多種同步控制策略被提出并應(yīng)用到多電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 上，包括主令控制，主從控制，交叉禪合控制，電子虛擬總軸控制，環(huán)形禪合控制，相關(guān)禪合 控制，相鄰禪合控制等等。在W上提到的運(yùn)些同步控制策略當(dāng)中，相鄰禪合控制是基于最小 相關(guān)軸的思想被設(shè)計(jì)出來(lái)的，也就是說(shuō)每一個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩不僅要能夠使得自身的跟蹤誤差 收斂到零，還要使得每一個(gè)電機(jī)和相鄰電機(jī)的同步誤差也能夠收斂到零。相比較于其他的 同步控制方法，相鄰禪合控制擁有更好的同步性能，比如更快的同步誤差收斂速率和更小 的穩(wěn)態(tài)同步誤差。然而，傳統(tǒng)相鄰禪合控制的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜且難于被證明。在本發(fā)明中，一 種引進(jìn)了禪合系數(shù)的改進(jìn)相鄰禪合控制策略被提了出來(lái)，它不僅可W簡(jiǎn)化控制器的設(shè)計(jì)， 同時(shí)也使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性證明變得更加簡(jiǎn)單。
[0004] 為了進(jìn)一步提高跟蹤控制的性能，各種各樣的現(xiàn)代控制算法結(jié)合先前提到的同步 控制策略被提出并且取得了不錯(cuò)的效果，其中包括遺傳算法，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，快速終端滑模 控制，最優(yōu)控制等等。相比于其他控制方法，自抗擾控制方法是一種有效的控制算法并在 許多領(lǐng)域都獲得了廣泛的應(yīng)用，例如航空航天，車輛制造，雷達(dá)跟蹤等等。自抗擾由=部分 組成;分別是跟蹤微分器，擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器，非線性反饋控制律。自抗擾控制有許多優(yōu)點(diǎn)包 括基于誤差反饋，魯棒性強(qiáng)W及更快的響應(yīng)速率。然而，作為自抗擾控制器中最重要的部分 之一，擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的參數(shù)總是需要提前選擇，運(yùn)大大限制了它的靈活性并且使得系統(tǒng) 的動(dòng)態(tài)性能較差。模糊邏輯規(guī)則是一種可W進(jìn)行參數(shù)整定的工具，因此使用模糊邏輯去整 定擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的參數(shù)對(duì)于提高系統(tǒng)的控制性能有很大的幫助。
[0005] 除此W外，為了確保多電機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更高的同步性能，系統(tǒng)的總的擾動(dòng)必須要被 考慮進(jìn)來(lái)。在實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用當(dāng)中，多電機(jī)系統(tǒng)會(huì)面臨各種各樣的擾動(dòng)，它們可能是內(nèi)部引 起的，例如摩擦和參數(shù)變化，也可能是外部出現(xiàn)的，例如負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化。在基于反饋的控 制方法中，滑?？刂剖且环N有效的能夠抑制擾動(dòng)的方法。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的滑?？刂评碚?，如果被 選擇的滑模切換增益大于總擾動(dòng)的上限，那么系統(tǒng)的擾動(dòng)就能夠被完全抑制。但是不幸的 是，系統(tǒng)總擾動(dòng)的上限很難提前獲得，運(yùn)導(dǎo)致了一種相對(duì)保守的切換增益選擇方法，即將切 換增益選擇的足夠大，由此導(dǎo)致了系統(tǒng)出現(xiàn)較大的抖振問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決帶有不確定項(xiàng)的多電機(jī)系統(tǒng)同步和跟蹤問(wèn)題，使每一個(gè)電機(jī)都能夠穩(wěn)定 的跟蹤上給定的信號(hào)并保持相同的速度運(yùn)行，本發(fā)明提供了一種模糊自抗擾算法和自適應(yīng) 滑模的相鄰禪合型多電機(jī)速度跟蹤和同步控制方法。該方法基于非線性自抗擾算法設(shè)計(jì)多 電機(jī)跟蹤控制器，并將相鄰禪合策略和自適應(yīng)滑模相結(jié)合設(shè)計(jì)多電機(jī)同步控制器，使系統(tǒng) 具有快速的全局收斂能力。
[0007] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題提出的技術(shù)方案如下：
[0008] -種基于模糊自抗擾和自適應(yīng)滑模的相鄰禪合型多電機(jī)速度跟蹤和同步控制方 法，包括W下步驟：
[0009] 步驟1，建立多電機(jī)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，初始化系統(tǒng)狀態(tài)及控制參數(shù)，過(guò)程如下：
[0010] 1.1，《電機(jī)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型表示如下：
[0011]
(1)
[0012] 其中，P為電機(jī)的極對(duì)數(shù);恥為電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈;J為負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;b為粘滯摩擦 系數(shù)；《i(t)為是第i，i = l，…，n，個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的速度;化為電機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩；
[0013] 井M、她倍A電加 1下的形式.
[0014] (2)
[0015] 其中，
Di= AAiUi+AB巧i+(Ci+ACi)TL; AAi, ABi, A Ci都是參數(shù)的變化量；
[0016] 1.2，對(duì)于相鄰禪合控制來(lái)說(shuō)，速度跟蹤誤差被定義為：
[0017] Gi = Xd-Xi (3)
[001引其中，Xd為第i個(gè)電機(jī)指令速度信號(hào)，它對(duì)于所有的電機(jī)都是一致的，相鄰電機(jī)的 速度同步誤差被定義為：
[0019] 抖）
[0020]
[0021] 拘
[0025]
[0022] 其中，V和W都是正常量，且滿足V。聲w。；[0023] 令[0024] A*e=E (7)
[0026]
[0027]
[00%]當(dāng)滿足條件時(shí)，A是一個(gè)滿秩矩陣，那么獲得式（7)僅有唯一解，一旦E = Onxi,那么E=Onxi,控制目的轉(zhuǎn)換成了設(shè)計(jì)速度同步控制器W確保E 一 Onxi;
[0029] 步驟2,速度跟蹤和速度同步控制器設(shè)計(jì)，過(guò)程如下：
[0030] 2.1，跟蹤微分器設(shè)計(jì)為：
[0031]
(9)
[0032] 其中，Vi為Xd的跟蹤信號(hào);％為Xd的跟蹤誤差;a，S都是正常量;fal (.)為非線性函 數(shù)，被錄志責(zé).
[0033] (1巧
[0034]
[0035] (U)
[0036] 其中，Zli和Z21分別為Xi和和系統(tǒng)總擾動(dòng)的觀測(cè)值;Tl是Xi的觀測(cè)誤差;&和阮都是正 常量；
[0037] 2.3，設(shè)計(jì)非線性反饋控制律為：
[003引 （12)
[0039] &情況下的控制輸入;Uti是考慮擾動(dòng)情況下的速度跟蹤控制 輸入信號(hào)
[0040]
[0041 ] "巧
[0042] 其中，日日1，日日2被選定為模糊輸入變量，五條隸屬度規(guī)則分別為正大PB，正小PS，零 ZO，負(fù)大NB和負(fù)小NS;給定A Pi的模糊規(guī)則;選擇高斯函數(shù)作為eoi，e〇2的輸入隸屬度函數(shù)，S 角函數(shù)作為輸出A權(quán)的隸屬度函數(shù)；
[0043] 在經(jīng)過(guò)了模糊推測(cè)和解模糊之后也被重新表示為：
[0044]
(14)
[0045] 其中，護(hù)1和A權(quán)分別是擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器參數(shù)的初始值和修正值；
[0046] 2.5，基于自適應(yīng)積分滑模方法，設(shè)計(jì)速度同步控制器為：
[0047]
(.15)
[004引其中，A是正常章，基于擴(kuò)化狀杰觀測(cè)器的滑橫控制律被設(shè)計(jì)為；
[0049]
'('1 巧
[0050] 其中，Ii是控制增益，滿足1冷d2>0,滑?？刂坡纱_保狀態(tài)變量穩(wěn)定在滑模面上；
[0051 ] 2.6，設(shè)計(jì)基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的自適應(yīng)積分滑模方法如下：
[0052] (17)
[0化3]
[0化4]
[0化5]
[0化6]
[0化7] (I ')
[0化引 [0化9]
[0060]其中對(duì)V求導(dǎo)并將多電機(jī)同步控制器和自適應(yīng)積分滑模控制律帶入，得 F <0,判定系統(tǒng)是穩(wěn)定的。
[0061 ] 進(jìn)一步，所述步驟2.4中，eoi，e〇2初始的區(qū)間被分別選擇為[-1，+ 1 ]和[-0.5，+ 0.5 ]，A權(quán)的初始區(qū)間被選擇為[-0.1，+0.1 ]和[-0.5，+0.5 ]，選擇Mamdani型模糊推測(cè)作為 模糊化方法，加權(quán)平均方法作為解模糊方法。
[0062] 本發(fā)明基于自抗擾控制和相鄰禪合策略，設(shè)計(jì)了一種多電機(jī)系統(tǒng)的積分自適應(yīng)滑 模控制方法，在解決多電機(jī)系統(tǒng)同步問(wèn)題同時(shí)，有效提高系統(tǒng)的快速收斂性能，實(shí)現(xiàn)多電機(jī) 系統(tǒng)地精確控制。
[0063] 本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為:針對(duì)帶有非線性不確定項(xiàng)的多電機(jī)系統(tǒng)，本發(fā)明采用擴(kuò)張 狀態(tài)觀測(cè)器來(lái)觀測(cè)系統(tǒng)的非線性不確定項(xiàng)，并根據(jù)非線性自抗擾方法設(shè)計(jì)了多電機(jī)速度跟 蹤控制器，使得多電機(jī)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力。同時(shí)，結(jié)合相鄰禪合策略和積分滑模自 適應(yīng)方法設(shè)計(jì)了多電機(jī)同步控制器。本發(fā)明提供了一種能夠有效提高多電機(jī)同步性能和跟 蹤性能的方法，確保多電機(jī)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)較好的控制效果。
[0064] 本發(fā)明的有益效果為:實(shí)現(xiàn)多電機(jī)的跟蹤控制和同步控制，有效解決多電機(jī)在擾 動(dòng)下的同步誤差增大問(wèn)題，提高系統(tǒng)的快速收斂性能。
【附圖說(shuō)明】
[0065] 圖1為本發(fā)明的控制流程圖；
[0066] 圖2方法一下的四電機(jī)速度輸出信號(hào)；
[0067] 圖3方法二下的四電機(jī)速度輸出信號(hào)；
[0068] 圖4方法S下的四電機(jī)速度輸出信號(hào)；
[0069] 圖5為S種方法下四電機(jī)同步誤差比較，其中，圖5(a)是電機(jī)1和電機(jī)2的同步誤差 比較；圖5(b)是電機(jī)2和電機(jī)3的同步誤差比較；圖5(c)是電機(jī)3和電機(jī)4的同步誤差比較；圖 5(d)是電機(jī)4和電機(jī)1同步誤差比較；
[0070] 圖6為=種方法下四電機(jī)跟蹤誤差比較，其中，圖6(a)是電機(jī)1和電機(jī)2的跟蹤誤差 比較；圖6(b)是電機(jī)2和電機(jī)3的跟蹤誤差比較；圖6(c)是電機(jī)3和電機(jī)4的跟蹤誤差比較；圖 6(d)是電機(jī)4和電機(jī)1跟蹤誤差比較。
【具體實(shí)施方式】
[0071 ]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0072] 參照?qǐng)D1-圖6，一種基于模糊自抗擾和自適應(yīng)滑模的相鄰禪合型多電機(jī)速度跟蹤 和同步控制方法，包括W下步驟：
[0073] 1.1,《由化系統(tǒng)的數(shù)學(xué)橫巧表示如下：
[0074]
(1)
[0075] 其中，P為電機(jī)的極對(duì)數(shù);恥為電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈;J為負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;b為粘滯摩擦系 數(shù)；…(t)為是第i，i = l，…，n，個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的速度;Tl為電機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩；
[0076] 式(1)被簡(jiǎn)化為如下的形式：
[0077]
巧
[007引其中，
， A Ci都是參數(shù)的變化量；
[0079] 1.2，對(duì)于相鄰禪合控制來(lái)說(shuō)，速度跟蹤誤差被定義為：
[0080] Gi = Xd-Xi (3)
[0081] 其中，Xd為第i個(gè)電機(jī)指令速度信號(hào)，它對(duì)于所有的電機(jī)都是一致的，相鄰電機(jī)的 速度同巧誤差被定義為：
[0082] (4)
[0083] 訪
[0084] 釣
[0085] 訪:
[0086] 巧')
[0087] 其中，V和W都是正常量，且滿足V。聲w。；
[008引 令
[0091] 對(duì)A矩陣執(zhí)行等效變換，獲得W下的上S角矩陣：
[0089]
[0090]
[0092]
傅
[0093] 當(dāng)滿足條件時(shí)，A是一個(gè)滿秩矩陣，那么獲得式（7)僅有唯一解，一旦E = Onxi,那么E=Onxi,控制目的轉(zhuǎn)換成了設(shè)計(jì)速度同步控制器W確保E 一 Onxi;
[0094] 步驟2,速度跟蹤和速度同步控制器設(shè)計(jì)，過(guò)程如下：
[0095] 2.1，跟蹤微分器設(shè)計(jì)為：
[0096]
巧）
[0097] 其中，Vi為Xd的跟蹤信號(hào);Tl日為Xd的跟蹤誤差;a，S都是正常量;fal(.)為非線性函 數(shù)，被表不為：
[009引
（10)
[0099] 2.2,擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)為：
[0100]
(il)
[0101] 其中，Zli和Z21分別為Xi和和系統(tǒng)總擾動(dòng)的觀測(cè)值;Tl是Xi的觀測(cè)誤差;&和阮都是正 常量；
[0102] 2.3，設(shè)計(jì)非線性反饋控制律為：
[0103]
(12)
[0104] 其中，UOi是不考慮擾動(dòng)情況下的控制輸入;Uti是考慮擾動(dòng)情況下的速度跟蹤控制 輸入信號(hào);bo是正常量；
[0105] 2.4 定義：
[0106]
(1巧
[0107] 其甲，日日1，日日2被選定為模糊輸入變量，五條隸屬度規(guī)則分別為正大PB，正小PS，零 ZO，負(fù)大NB和負(fù)小NS;給定A扣的模糊規(guī)則，參照表1;選擇高斯函數(shù)作為eoi，e〇2的輸入隸屬 度函數(shù)，S角函數(shù)作為輸出APi的隸屬度函數(shù)；
[010 引
[0109] 表1
[0110] 在經(jīng)過(guò)了模糊推測(cè)和解模糊之后，|31被重新表示為：
[0111]
(W)
[0112] 其中，護(hù)1和A權(quán)分別是擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器參數(shù)的初始值和修正值；
[0113] 2.5，基于自適應(yīng)積分滑模方法，設(shè)計(jì)速度同步控制器為：
[0114]
(巧
[0115] 其中，A是正常量，基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的滑?？刂坡杀辉O(shè)計(jì)為：
[0116]
(1臺(tái)）
[0117] 其中，Ii是控制增益，滿足1冷(12>0,滑模控制律確保狀態(tài)變量穩(wěn)定在滑模面上；[0118] 2.6，設(shè)計(jì)基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的自適應(yīng)積分滑模方法如下：
[0119] (17)
[0120]
[0121]
[0122] 其中，lm>0,〇>0;[0123] 將式(17)帶入式(2)當(dāng)中，有：
[0124] (U)
[0125]
[0126]
[0127] 其中
對(duì)V求導(dǎo)并將多電機(jī)同步控制器和自適應(yīng)積分滑?？刂坡蓭?，得 戶<〇,判定系統(tǒng)是穩(wěn)定的。
[0128] 在仿真實(shí)驗(yàn)中，采用對(duì)比控制的方法來(lái)凸顯本發(fā)明方法的優(yōu)越性。本發(fā)明分別采 用W下S種方法進(jìn)行對(duì)比，即：
[0129] 方法一:本發(fā)明設(shè)計(jì)的控制方法；
[0130] 方法二:基于主從控制策略和自抗擾相結(jié)合的多電機(jī)控制；
[0131] 方法=:基于相鄰禪合和滑?？刂葡嘟Y(jié)合的多電機(jī)控制。
[0132] 為驗(yàn)證所提方法的有效性和優(yōu)越性，本發(fā)明通過(guò)對(duì)比控制方法進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，設(shè) 置仿真實(shí)驗(yàn)中的初始條件與部分參數(shù)，即：系統(tǒng)方程中Pi = 4，p2 = 4，p3 = 4，p4 = 4, Ji = 0.0081，J2 = 0.0083, J3 = 0.0074, J4 = 0.0066,恥 1 = 0.067,恥 2 = 0.071，恥3 = 0.075,恥 4 = 0.068,81 = 0.0005,82 = 0.00047,83 = 0.00055,84 = 0.00063，其中，下標(biāo)代表第1，2,3,4個(gè) 電機(jī);方法一中的速度控制器參數(shù)為a = 0.4,6 = 0.61，b = 51,01 = 5000 ,(62 = 50000，r = 1800;同步控制器參數(shù)為乂 = 2，巧=1，人=30，1 = 500，| = 0.5;自適應(yīng)律的參數(shù)為1。=0.15,〇 = 0.01;方法二中的速度控制器由式（12)可W得到，為保證比較的公平性，其參數(shù)值和方法 一中的速度控制器參數(shù)大小一樣。由于主從控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所W不需要再設(shè)計(jì)同步控制器。 方法=中速度跟蹤控制器和同步控制器設(shè)計(jì)如下：
[0133] 巧
[0134] 憐）
[0135] 其中，1 i = 500，i = 1，…4，=種方法的系統(tǒng)各狀態(tài)初始值、擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器狀態(tài)初 始值W及控制Usi初始值均設(shè)為0。電機(jī)的期望速度信號(hào)為Xd=IOOsin(如t)轉(zhuǎn)/分，初始負(fù)載 轉(zhuǎn)矩設(shè)定為2N，在0.2秒時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩突變?yōu)?1.8N。
[0136] 圖2-圖6是對(duì)含有非線性不確定項(xiàng)的多電機(jī)系統(tǒng)的仿真效果對(duì)比圖。圖2-圖4是= 種方法下四電機(jī)速度輸出信號(hào)，由圖2可看出采用方法一的四電機(jī)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)更好的同步 性能；圖5為=種方法下的四電機(jī)同步誤差比較，由圖5可看出，方法一下的四電機(jī)最大同步 誤差只有0.5轉(zhuǎn)/分，而方法二和方法=控制下的四電機(jī)系統(tǒng)的最大同步誤差分別達(dá)到了 1 轉(zhuǎn)/分和3轉(zhuǎn)/分；圖6為=種方法下的四電機(jī)跟蹤誤差比較，由圖6可W看出，采用方法一的 四電機(jī)系統(tǒng)跟蹤誤差相比于其它兩種方法都要小。根據(jù)W上=種仿真效果對(duì)比可知，基于 本發(fā)明設(shè)計(jì)的改進(jìn)相鄰禪合控制器，能使系統(tǒng)狀態(tài)更快速的收斂至平衡點(diǎn)，且利用自抗擾 和積分滑模方法設(shè)計(jì)控制器能有效提高系統(tǒng)的控制效果。從仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果來(lái)看，基于自 抗擾和積分自適應(yīng)滑模的多電機(jī)系統(tǒng)相鄰禪合型控制方法能有效解決多電機(jī)系統(tǒng)的速度 同步問(wèn)題，并提高系統(tǒng)的快速收斂性能，實(shí)現(xiàn)多電機(jī)控制的一致性和跟蹤性。
[0137] W上闡述的是本發(fā)明給出的仿真對(duì)比實(shí)驗(yàn)用W表明所設(shè)計(jì)方法的優(yōu)越性，顯然本 發(fā)明不只是局限于上述實(shí)例，在不偏離本發(fā)明基本精神及不超出本發(fā)明實(shí)質(zhì)內(nèi)容所設(shè)及范 圍的前提下對(duì)其可作種種變形加 W實(shí)施。本發(fā)明所設(shè)計(jì)的控制方案對(duì)含有不確定項(xiàng)的多電 機(jī)系統(tǒng)具有良好的控制效果，能有效提高系統(tǒng)的跟蹤性能和同步性能，使多電機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 穩(wěn)定運(yùn)行。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于模糊自抗擾和自適應(yīng)滑模的相鄰禪合型多電機(jī)速度跟蹤和同步控制方法， 其特征在于:包括W下步驟： 步驟1，建立多電機(jī)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，初始化系統(tǒng)狀態(tài)及控制參數(shù)，過(guò)程如下： 1.1，多電機(jī)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型表示如下：(1) 其中，P為電機(jī)的極對(duì)數(shù);如為電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈;J為負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;b為粘滯摩擦系數(shù)； ω i(t)為是第i，i = 1，…，η，個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的速度;化為電機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩； 式(1)被簡(jiǎn)化為如下的形式： X = 4", + 公,Λ-,十 D 其中，；Di= AAiUi+AB巧i+(Ci+ACi)TL; AAi，ABi，Δ。都 是參數(shù)的變化量； 1.2，對(duì)于相鄰禪合控制來(lái)說(shuō)，速度跟蹤誤差被定義為： ei = xd-xi (3) 其中，Xd為第i個(gè)電機(jī)指令速度信號(hào)，它對(duì)于所有的電機(jī)都是一致的，相鄰電機(jī)的速度同 步誤差被定義為：其中，V和W都是正常量，且滿足V。聲； 令 A*e=E (7)當(dāng)滿足條件γη聲W"時(shí)，A是一個(gè)滿秩矩陣，那么獲得式(7)僅有唯一解，一旦E = OnXl，那么 ε=Οηχι，控制目的轉(zhuǎn)換成了設(shè)計(jì)速度同步控制器W確保E^OnXl; 步驟2，速度跟蹤和速度同步控制器設(shè)計(jì)，過(guò)程如下： 2.1，跟蹤微分器設(shè)計(jì)為：()， 其中，V功Xd的跟蹤信號(hào);no為Xd的跟蹤誤差;a, δ都是正常量;fal(.)為非線性函數(shù)，被 表不為：其中，Z11和Z21分別為XI和和系統(tǒng)總擾動(dòng)的觀測(cè)值;η是XI的觀測(cè)誤差；β?和阮都是正常 量； 2.3,設(shè)計(jì)非線性反饋控制律為：(巧） 其中，U01是不考慮擾動(dòng)情況下的控制輸入;Uti是考慮擾動(dòng)情況下的速度跟蹤控制輸入 信號(hào);bo是正常量； 2.4定義：(1^) 其中，eoi，e〇2被選定為模糊輸入變量，五條隸屬度規(guī)則分別為正大PB，正小PS，零ZO，負(fù) 大NB和負(fù)小NS;給定Δ Pi的模糊規(guī)則;選擇高斯函數(shù)作為eoi，e〇2的輸入隸屬度函數(shù)，Ξ角函 數(shù)作為輸出A βι的隸屬度函數(shù)； 在經(jīng)過(guò)了模糊推測(cè)和解模糊之后，?3ι被重新表示為：(14) 其中，護(hù)1和Δ βι分別是擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器參數(shù)的初始值和修正值； 2.5，基于自適應(yīng)積分滑模方法，設(shè)計(jì)速度同步控制器為：(叫 其中，λ是正常量，基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的滑模控制律被設(shè)計(jì)為：其中，li是控制增益，滿足1冷d2>0,滑模控制律確保狀態(tài)變量穩(wěn)定在滑模面上； 2.6，設(shè)計(jì)基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的自適應(yīng)積分滑模方法如下：其中，lm>0,〇>0; 將式(17)帶入式(2)當(dāng)中，有：其中《=1-4,對(duì)V求導(dǎo)并將多電機(jī)同步控制器和自適應(yīng)積分滑模控制律帶入，得戶<〇， 判定系統(tǒng)是穩(wěn)定的。2.如權(quán)利要求1所述的一種基于模糊自抗擾和自適應(yīng)滑模的相鄰禪合型多電機(jī)速度跟 蹤和同步控制方法，其特征在于:所述步驟2.4中，eoi，e〇2初始的區(qū)間被分別選擇為[-1，+1] 和[-0.5，+0.5]，Δβi的初始區(qū)間被選擇為[-0.1，+0.1巧P[-0.5，+0.5]，選擇Mamdani型模 糊推測(cè)作為模糊化方法，加權(quán)平均方法作為解模糊方法。
【文檔編號(hào)】H02P5/46GK105846727SQ201610157933
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月18日
【發(fā)明人】陳強(qiáng), 董方, 陶亮, 郭軍, 郭一軍
【申請(qǐng)人】浙江工業(yè)大學(xué)