用于多电机同步控制的方法

摘要

一种用于多电机同步控制的方法，其创新在于：速度控制器投入运行前，采用同时整定方式进行整定，速度控制器投入运行后，速度控制器输出的补偿控制信号与主控制器输出的主控制信号进行叠加后得到用于控制电机的驱动信号；本发明的有益技术效果是：提出了一种多电机同步的控制方法，该方法能够有效改善多电机在动态运行时的同步精度，从而提高多电机控制系统运行的稳定性。

主权项

一种用于多电机同步控制的方法，其特征在于：所涉及的硬件包括：中央控制器、作为被控对象的多台电机、与多台电机一一对应的多个主控制器、与多台电机一一对应的多个速度控制器、与多台电机一一对应的多个处理模块、与多台电机一一对应的多个速度传感器；所述主控制器、处理模块和速度传感器都连接至中央控制器，中央控制器与电机的驱动装置连接，所述速度控制器的输入端连接至对应的处理模块，速度控制器的输出端连接至中央控制器，所述速度传感器用于检测电机转速；前述的硬件形成一套控制系统；所述方法包括：当给定速度发生变化时，1)中央控制器通过速度传感器对多台电机的转速进行检测，获得多个转速值，所述多个转速值记为多电机速度数据，然后中央控制器根据给定速度和转速值，分别计算出各台电机的速度偏差值；2)中央控制器将多个速度偏差值分别发送至对应的主控制器，同时，中央控制器还将多电机速度数据同时发送至多个处理模块；3)某主控制器收到相应的速度偏差值后，根据速度偏差值进行PID调节并向中央控制器输出主控制信号；4)某处理模块收到多电机速度数据后，按如下方法进行处理：将多电机速度数据中与该处理模块所对应电机匹配的转速值记为基准值，多电机速度数据中除基准值以外的其余多个转速值记为参考值；1]处理模块将基准值与多个参考值逐一进行比较，获得多个速度误差值ε_i(t)，i为单个基准值所对应的速度误差值的序号；2]处理模块根据下式计算出误差绝对值之和ε_ji(t)，j为该处理模块所对应电机的序号：${ϵ}_{ji}\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}\left|{ϵ}_i\left(t\right)\right|$其中，n为单个基准值所对应的速度误差值ε_i(t)的数量，电机数量即为n+1；3]处理模块将ε_ji(t)输出至对应的速度控制器，速度控制器根据ε_ji(t)进行PID调节并向中央控制器输出补偿控制信号；5)中央控制器将互相匹配的主控制信号和补偿控制信号进行叠加后获得相应电机的驱动信号，然后，中央控制器将驱动信号发送至对应的驱动装置，驱动装置根据驱动信号对电机的转速进行调节；待电机进入稳态运行后，中央控制器控制速度控制器停止运行，中央控制器直接将主控制信号输出至驱动装置；多个速度控制器投入运行前，采用遗传算法对多个速度控制器进行同时整定，同时整定的方法如下：1)单个速度控制器中用于PID调节的控制参数有比例、积分和微分三种，根据电机性能分别为三种控制参数设定取值范围，根据各个控制参数取值范围的上限，确定各个控制参数所对应的二进制码的长度，单个控制参数所对应的二进制码即形成一个基因；将单个速度控制器所对应的三个基因排列在一起形成一个基因段，将多个速度控制器对应的多个基因段排列在一起形成一个同步调节染色体，为同步调节染色体中的各个基因赋上初值后，所述同步调节染色体即形成一个同步调节个体，采用随机赋值方式，获得多个同步调节个体，多个同步调节个体即形成同步调节初始种群，计算出同步调节初始种群中各个同步调节个体所对应的适应度值f；2)通过仿真试验，模拟多电机在给定速度发生变化时的动态调节过程，试验过程中，采用遗传算法对同步调节初始种群进行迭代处理，找到适应值f最大的同步调节个体，适应值f最大的同步调节个体记为最终个体；3)对最终个体进行解码处理，将最终个体中的各个基因还原为相应的控制参数，将控制参数存储至对应的速度控制器中，整定过程完成；所述适应值f的表达式为：f＝1/J_ITAE其中，J_ITAE为ITAE性能指标函数；J_ITAE的表达式为：$J_{ITAE}={\int }_0^T\underset{j=1}{\overset{n+1}{\Sigma }}t·{ϵ}_{ji}\left(t\right)dt$其中，t为时间，T为仿真试验中速度同步调节过程的时间长度。