一种闭环网络多电机协同运动控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种闭环网络多电机协同运动控制方法及系统，所述方法包括：发送第一控制信号至通信网络，以使得通信网络根据其产生的第一传输延迟及第一控制信号生成第二控制信号至执行器，以控制执行器发送驱动信号驱动目标电机运动；接收通信网络发送的侦测信号，侦测信号根据传感器采集至少两个目标电机的位置与速度信息及通信网络产生的第二传输延迟而生成；根据侦测信号计算至少两个目标电机的当前状态向量；获取第一、第二传输延迟；根据目标电机的当前状态向量、第一传输延迟、第二传输延迟及预先建立的闭环网络多电机协同运动控制模型方程调整第一控制信号，以有效控制网络时延和系统参数不确定性对系统稳定性的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种闭环网络多电机协同运动控制方法及系统
本专利技术涉及电机控制
，具体的说是一种闭环网络多电机协同运动控制方法及系统。
技术介绍
当前对于运动系统中常用的直线电机展开的研究很多，有涉及到结构分析、励磁分析、径向振动分析、磁力计算、位置控制、速度控制和协同控制等。而目前将网络化控制系统跟直线运动控制系统现结合，特别是和多电机协同运动控制系统的结合研究鲜有听闻，而网络化控制系统又具有信息共享、远程控制、重量轻、安装简单、成本低、维护小等多种优点，因此将网络化控制系统和实际的多电机协同运动控制系统相结合显得意义重大，网络化控制系统虽拥有诸多的优点，但是由于系统中有网络的介入，在实现对系统的有效控制时也会带来新的问题和挑战，如时延、丢包、乱序和量化误差等通信约束以及系统参数不确定造成系统随机失稳问题等，而其中影响最大的两个因素时延及系统参数的不确定。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种闭环网络多电机协同运动控制方法、系统、计算机设备及计算机可读存储介质，能够有效控制网络时延和系统参数不确定性对系统稳定性的影响。第一方面，本专利技术实施例提供了一种闭环网络多电机协同运动控制方法，所述方法包括：发送第一控制信号至通信网络，以使得所述通信网络根据其产生的第一传输延迟及所述第一控制信号生成第二控制信号至执行器，以控制所述执行器发送驱动信号驱动至少两个目标电机运动；接收所述通信网络发送的侦测信号，所述侦测信号根据传感器采集所述至少两个目标电机的位置与速度信息及所述通信网络产生的第二传输延迟而生成；根据所述侦测信号计算所述至少两个目标电机的当前状态向量；获取所述第一传输延迟及所述第二传输延迟；根据所述至少两个目标电机的当前状态向量、所述第一传输延迟、所述第二传输延迟及预先建立的闭环网络多电机协同运动控制模型方程调整所述第一控制信号，以使得所述通信网络调整其发出的第二控制信号，进而使得执行器依据所述第二控制信号调整其发出的驱动信号；所述闭环网络多电机协同运动控制模型方程为：x(k+1)＝(A+ΔA)*x(k)+(B+ΔB)*u(k)；u(k)＝K*x(k-dsc(k)-dca(k))；其中，x(k+1)表示调整后的第一控制信号，A，B表示系统状态参数矩阵，△A，△B表示参数不确定性矩阵，x(k)表示当前状态向量；u(k)表示控制输入；K表示补偿参数，dsc(k)表示第一传输延迟，dca(k)表示第二传输延迟。第二方面，本专利技术实施例提供一种闭环网络多电机协同运动控制系统，所述闭环网络多电机协同运动控制系统包括：位置控制器、执行器、至少两个目标电机及传感器；所述位置控制器用于发送第一控制信号至通信网络，以使得所述通信网络根据其产生的第一传输延迟及所述第一控制信号生成第二控制信号至执行器，以控制执行器发送驱动信号驱动所述目标电机运动；所述通信网络用于根据其产生的第二传输延迟及所述传感器采集所述目标电机的位置与速度信息生成侦测信号，并将所述侦测信号发送给所述位置控制器；所述位置控制器还用于根据所述侦测信号计算所述至少两个目标电机的当前状态向量及获取所述第一传输延迟及所述第二传输延迟，并根据所述至少两个目标电机的当前状态向量、所述第一传输延迟、所述第二传输延迟及预先建立的闭环网络多电机协同运动控制模型方程调整所述第一控制信号，以使得所述通信网络调整其发出的第二控制信号，进而使得执行器依据所述第二控制信号调整其发出的驱动信号；所述闭环网络多电机协同运动控制模型方程为：x(k+1)＝(A+ΔA)*x(k)+(B+ΔB)*u(k)；u(k)＝K*x(k-dsc(k)-dca(k))；其中，x(k+1)表示调整后的第一控制信号，A，B表示系统状态参数矩阵，△A，△B表示参数不确定性矩阵，x(k)表示当前状态向量；u(k)表示控制输入；K表示补偿参数，dsc(k)表示第一传输延迟，dca(k)表示第二传输延迟。第三方面，本专利技术实施例提供了计算机设备，其特征在于，包括处理器、输入设备、输出设备和存储器，所述处理器、输入设备、输出设备和存储器相互连接，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令执行上述的方法。第四方面，本专利技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时使所述处理器执行上述的方法。本专利技术通过建立闭环网络多电机协同运动控制模型计算所述第一控制信号，其中，以参数不确定性矩阵、第一传输时延及第二传输时延作为计算参数计算得到所述第一控制信号，充分考虑了网络通信时延和系统参数不确定性对系统稳定性的影响，可以高精度的实现多个电机的协同位置跟踪控制。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。构成本专利技术的一部分附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明书用于解释本专利技术，并不构成对不让你专利技术的不当限定。图1是本专利技术实施例提供的闭环网络多电机协同运动控制方法的流程框图；图2是本专利技术实施例提供的闭环网络多电机协同运动控制系统的方框结构示意图；图3是图2所示的闭环网络多电机协同运动控制系统的控制原理示意图；图4至图7是图2所示的闭环网络多电机协同运动控制系统的测试结果示意图；图8为本专利技术实施例提供的一种计算机设备的结构框图。具体实施方式为了更好的理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术实施例进行详细描述。应当明确，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本专利技术。在本专利技术实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其它含义。应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。请参阅附图1，本专利技术实施例提供一种闭环网络多电机协同运动控制方法，在本实施方式中，该方法的执行主体为位置控制器，本专利技术实施例提供的闭环网络多电机协同运动控制方法包括：步骤S01：发送第一控制信号至通信网络，以使得所述通信网络根据其产生的第一传输延迟及所述第一控制信号生成第二控制信号至执行器，以控制所述执行器发送驱动信号驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种闭环网络多电机协同运动控制方法，其特征在于，所述方法包括：/n发送第一控制信号至通信网络，以使得所述通信网络根据其产生的第一传输延迟及所述第一控制信号生成第二控制信号至执行器，以控制所述执行器发送驱动信号驱动至少两个目标电机运动；/n接收所述通信网络发送的侦测信号，所述侦测信号根据传感器采集所述至少两个目标电机的位置与速度信息及所述通信网络产生的第二传输延迟而生成；/n根据所述侦测信号计算所述至少两个目标电机的当前状态向量；/n获取所述第一传输延迟及所述第二传输延迟；/n根据所述至少两个目标电机的当前状态向量、所述第一传输延迟、所述第二传输延迟及预先建立的闭环网络多电机协同运动控制模型方程调整所述第一控制信号，以使得所述通信网络调整其发出的第二控制信号，进而使得执行器依据所述第二控制信号调整其发出的驱动信号；/n所述闭环网络多电机协同运动控制模型方程为：/nx(k+1)＝(A+ΔA)*x(k)+(B+ΔB)*u(k)；/nu(k)＝K*x(k-d

【技术特征摘要】
1.一种闭环网络多电机协同运动控制方法，其特征在于，所述方法包括：
发送第一控制信号至通信网络，以使得所述通信网络根据其产生的第一传输延迟及所述第一控制信号生成第二控制信号至执行器，以控制所述执行器发送驱动信号驱动至少两个目标电机运动；
接收所述通信网络发送的侦测信号，所述侦测信号根据传感器采集所述至少两个目标电机的位置与速度信息及所述通信网络产生的第二传输延迟而生成；
根据所述侦测信号计算所述至少两个目标电机的当前状态向量；
获取所述第一传输延迟及所述第二传输延迟；
根据所述至少两个目标电机的当前状态向量、所述第一传输延迟、所述第二传输延迟及预先建立的闭环网络多电机协同运动控制模型方程调整所述第一控制信号，以使得所述通信网络调整其发出的第二控制信号，进而使得执行器依据所述第二控制信号调整其发出的驱动信号；
所述闭环网络多电机协同运动控制模型方程为：
x(k+1)＝(A+ΔA)*x(k)+(B+ΔB)*u(k)；
u(k)＝K*x(k-dsc(k)-dca(k))；
其中，x(k+1)表示调整后的第一控制信号，A，B表示系统状态参数矩阵，△A，△B表示参数不确定性矩阵，x(k)表示当前状态向量，u(k)表示控制输入，K表示补偿参数，dsc(k)表示第一传输延迟，dca(k)表示第二传输延迟。


2.如权利要求1所述的闭环网络多电机协同运动控制方法，其特征在于，所述补偿参数的计算过程包括：
构造李雅普诺夫函数，所述李雅普诺夫函数为：
v(k)＝v1(k)+v2(k)+v3(k)+v4(k)
v1(k)＝x(k)TP(d(k))x(k)









根据所述李雅普诺夫函数进行稳定性分析，求解出所述补偿参数的值。


3.一种闭环网络多电机协同运动控制系统，其特征在于，包括位置控制器、执行器、至少两个目标电机及传感器；
所述位置控制器用于发送第一控制信号至通信网络，以使得所述通信网络根据其产生的第一传输延迟及所述第一控制信号生成第二控制信号至执行器，以控制执行器发送驱动信号驱动所述目标电机运动；
所述通信网络用于根据其产生的第二传输延迟及所述传感器采集所述目标电机的位置与速度信息生成侦测信号，并将所述侦测信号发送给所述位置控制器；
所述位置控制器还用于根据所述侦测信号计算所述至少两个目标电机的当前状态向量及获取所述第一传输延迟及所述第二传输延迟，并根据所述至少两个目标电机的当前状态向量、所述第一传输延迟、所述第二传输延迟及预先建立的闭环网络多电机协同运动控制模型方程调整所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱丽，何伦，潘剑飞，张博，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44