[发明专利]一种基于模糊自抗扰和自适应滑模的相邻耦合型多电机速度跟踪和同步控制方法

摘要

一种基于模糊自抗扰和和自适应滑模的相邻耦合型多电机系统控制方法，包括:建立多电机系统的数学模型，初始化系统状态及控制参数；基于模糊自抗扰方法，设计多电机速度跟踪控制器；基于改进相邻耦合和自适应积分滑模，设计多电机同步控制器。本发明能够有效解决多电机系统的速度一致性问题，并提高系统的快速收敛性能，增强多电机系统的鲁棒性。

主权项

1.一种基于模糊自抗扰和自适应滑模的相邻耦合型多电机速度跟踪和同步控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1,建立多电机系统数学模型，初始化系统状态及控制参数，过程如下：1.1,多电机系统的数学模型表示如下：其中，p为电机的极对数；ψf为电机转子磁链；J为负载的转动惯量；b为粘滞摩擦系数；ωi(t)为是第i,i＝1,…,n,个电机转子的速度；TL为电机的负载转矩；式(1)被简化为如下的形式：其中，u_i＝i_q；D_i＝ΔA_iu_i+ΔB_ix_i+(C_i+ΔC_i)T_L；ΔA_i，ΔB_i，ΔC_i都是参数的变化量；1.2,对于相邻耦合控制来说，速度跟踪误差被定义为：ei＝xd‑xi   (3)其中，xd为第i个电机指令速度信号，它对于所有的电机都是一致的，相邻电机的速度同步误差被定义为：相邻耦合误差被定义为:其中，v和w都是正常量，且满足vn≠wn；令A*ε＝E     (7)其中，对A矩阵执行等效变换，获得以下的上三角矩阵：当满足条件vn≠wn时，A是一个满秩矩阵，那么获得式(7)仅有唯一解，一旦E＝0n×1，那么ε＝0n×1，控制目的转换成了设计速度同步控制器以确保E→0n×1；步骤2,速度跟踪和速度同步控制器设计，过程如下：2.1,跟踪微分器设计为：其中，v1为xd的跟踪信号；η0为xd的跟踪误差；a,δ都是正常量；fal(.)为非线性函数，被表示为：2.2，扩张状态观测器设计为：其中，z1i和z2i分别为xi和和系统总扰动的观测值；η是xi的观测误差；β1和β2都是正常量；2.3，设计非线性反馈控制律为：其中，u0i是不考虑扰动情况下的控制输入；uti是考虑扰动情况下的速度跟踪控制输入信号；b0是正常量；2.4定义：其中，e01，e02被选定为模糊输入变量，五条隶属度规则分别为正大PB,正小PS,零ZO,负大NB和负小NS；给定Δβi的模糊规则；选择高斯函数作为e01，e02的输入隶属度函数，三角函数作为输出Δβi的隶属度函数；在经过了模糊推测和解模糊之后，βi被重新表示为：其中，β′i和Δβi分别是扩张状态观测器参数的初始值和修正值；2.5,基于自适应积分滑模方法，设计速度同步控制器为：其中，λ是正常量，基于扩张状态观测器的滑模控制律被设计为：其中，li是控制增益，满足li≥d2≥0，滑模控制律确保状态变量稳定在滑模面上；2.6，设计基于扩张状态观测器的自适应积分滑模方法如下：其中，自适应律为：其中，lm＞0，σ＞0；将式(17)带入式(2)当中，有：2.7,选择以下Lyapunov函数：其中对V求导并将多电机同步控制器和自适应积分滑模控制律带入，得判定系统是稳定的。