[发明专利]一种基于辨识模型的多电机同步控制方法

权利要求书

1.一种基于辨识模型的多电机同步控制方法，其特征在于，包含以下步骤：

1)设定剪切长度、剪切数量和放卷速度；

2)根据剪切长度、剪切数量和放卷速度，计算出各个电机的速度与位置曲线以及同步点数据，采用虚拟主轴同步控制结构，将同步控制数据分别传送给放卷电机伺服驱动器、送料电机伺服驱动器和输送电机伺服驱动器，各伺服电机驱动器分别控制各伺服电机带动物料运动，在电机运行过程中，气动张力辊实时调节物料的张力，维持张力恒定，使物料平稳输送；

3)测量送料速度与长度，在长度达到设定的剪切长度的90％时，将送料电机的控制模式由同步控制模式切换到基于参数辨识的位置闭环控制模式，使用基于参数辨识的给定速度修正算法计算出电机的修正给定速度，修正给定速度加上根据设定的剪切长度规划出的送料电机的规划速度，得到送料电机的设定速度，将该设定速度传送给送料电机伺服驱动器，驱动器控制送料电机完成物料输送；

4)物料被输送到设定的剪切长度后停止运动，反馈完成信号至剪切机，完成带材剪切；

5)输送电机控制传送带按同步控制模式运行，当剪切完成后，传送带将剪切好的物料向前输送；

6)重复步骤1)～步骤5)。

2.根据权利要求1所述的基于辨识模型的多电机同步控制方法，其特征在于，步骤2)中，所述同步控制数据包括参考输入线速度和参考位置，将所述参考输入线速度和参考位置同步信号发送给各电机的伺服驱动器，各电机的伺服驱动器以编码器作为当前带材速度和位置的采集装置，对带材的线速度和位置进行调整，以跟踪虚拟主轴的速度和位置，实现多电机的同步运行。

3.根据权利要求1所述的基于辨识模型的多电机同步控制方法，其特征在于，步骤3)中，计算电机的修正给定速度的具体实现过程包括：

1)当送料电机控制模式由同步模式切换到基于参数辨识的位置闭环控制模式时，计算编码器反馈的速度v₀、加速度a₀和加加速度b₀，记录对应的位置反馈控制系数k₁,k₂,k₃和最终剪切误差e作为参数辨识的数据，一共采集n组数据，使用分段线性化的控制策略，位置反馈控制系数依据位置误差的不同分为三级，分别为k₁,k₂,k₃；设控制模式切换时的位置跟踪误差为Δs₀，则位置环反馈控制系数为：

其中，Δs为送料电机的实时位置跟踪误差；

2)用线性关系模型拟合剪切误差与位置反馈控制系数间的关系：

e_i＝α_j,i+β_j,ik_j,i+ξ_j,i，j＝1,2,3；

其中，i表示采样数据组的编号，j表示位置反馈控制系数的编号，k_j,i是第i组数据的第j个反馈系数，ξ_j,i是建模误差；

e_i,v_0,i,a_0,i,b_0,i分别表示第i组数据的剪切误差、速度、加速度和加加速度，α_j,i,β_j,i分别为对应的第j个位置反馈控制系数的参数，γ_j,1,γ_j,2,γ_j,3分别表示速度、加速度、加加速度与α_j,i的相关系数，δ_j,1,δ_j,2,δ_j,3分别为速度、加速度、加加速度与β_j,i的相关系数；令导出e_i＝(v_0,i,a_0,i,b_0,i,k_j,iv_0,i,k_j,ia_0,i,k_j,ib_0,i)θ_j+ξ_j,i，利用前述n组数据，通过极小化剪切误差与位置反馈控制系数间的线性关系模型中的模型误差ξ_j,i，即通过求解下面的参数优化问题：

得到线性关系模型的最优系数θ_j,j＝1,2,3；

3)在每次送料电机控制模式切换到基于参数辨识的位置闭环控制模式时，计算编码器反馈的速度v₀、加速度a₀和加加速度b₀，根据线性关系模型，令剪切误差为零，求得预测的反馈控制系数为：

γ_j,1,γ_j,2,γ_j,3,δ_j,1,δ_j,2,δ_j,3的值由θ_j得出；

4)使用步骤3)中预测的位置反馈控制系数k_j，当送料电机控制模式切换到基于参数辨识的位置闭环控制模式之后，送料电机位置闭环控制器计算送料电机的修正设定速度:v_revise＝k_jΔs。