[发明专利]用于多电机同步控制的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多电机同步控制技术，尤其涉及一种用于多电机同步控制的方法。

背景技术

现有多电机控制系统中，通常为每台电机配备两个控制器，其中一个控制器作为主控制器，用于调节各台电机自身的动态性能和稳态性能；另一个控制器作为同步补偿器，用于在给定速度发生变化时，让多电机之间不失调，并保持良好的同步控制精度；多电机同步控制系统普遍存在于工业生产和交通运输中，在工业生产中，如连铸机、轧钢机、造纸机、纺织业的染整机等，这些生产工艺的产品质量和效率，与驱动电机的同步性能密切相关，要求多电机控制系统具备较高的同步精度；又如交通领域中的四轮独立驱动电动车，需要对四台轮毂电机转速的一致性进行协调，电动车在前进过程中如果四个车轮转速不同并得不到及时的纠正，就会引起电动车向转速较慢的那一方转向。若四轮车速相差较大，则会引起车辆行驶的不稳定。

前述的用于多电机控制系统的同步补偿器，一般采用工业上常用的PID(比例、积分和微分)控制器，PID控制器投入使用前，需要对PID控制器的内置参数进行整定，现有技术存在如下两个方面问题：首先，对于多电机控制系统中的同步补偿器，一般采用经验试凑法对每个同步补偿器进行单独整定，虽然这样可以很好地匹配单台电机的参数性能，但在多电机控制系统中，由于多台电机在一起协同工作，各台电机输出转速之间相互联系、相互影响，显然，现有的单独整定方式无法兼顾各台电机之间的关联性，导致多电机控制系统的同步性较差；另外，现有的同步补偿器需要解决在不同速度给定情况和内、外界扰动不同情况下的同步问题，但速度给定和内、外界扰动是两种性质截然不同的信号，而仅采用一个PID控制器，难以对这两种性质不同的输入信号均作兼顾，不能进一步提高多电机的同步控制精度。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明提出了一种用于多电机同步控制的方法，其创新在于：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：

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(稳态运行时，仅由主控制器输出主控制信号来对电机进行控制)；

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：