【技术实现步骤摘要】
一种水下机器人多电机协同推进系统及控制方法
[0001]本专利技术涉及一种水下机器人系统以及控制方法，尤其涉及一种水下机器人多电机协同推进系统及控制方法。属于电机控制和水下机器人控制
技术介绍
[0002]水下机器人的工作环境与陆地差异很大，这也导致水下机器人的运动控制特性较为特殊。具体表现在：流体的密度和粘性影响着水下机器人在水下的运动；水下机器人航速较慢；海流对水下机器人的运动也存在不确定性的干扰。这些都增加了水下机器人的控制难度，所以其控制系统的设计需具备较强的自适应能力以及抗干扰能力等。本专利技术旨在提出一种水下机器人动力定位控制系统，并将多电机协同控制技术应用到水下机器人的动力推进系统中，实现水下机器人精准、稳定的运动。
[0003]保持多电机的协同运转常有两种方法：一种是机械方式；另一种是电方式。机械协调传动方式牢固可靠，但传动范围及距离一般很有限，而对一些要求动态定位对接的控制，使用机械传动控制难以取得较好的效果。与此相反，电方式多电机协同控制使用范围基本上不受限制，使用方式十分灵活，该控制一...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水下机器人多电机协同推进系统，其特征在于，在水下机器人本体的水平方向，对4台永磁同步电机搭建基于虚拟主轴的偏差耦合控制结构，该结构由4台永磁同步电机系统组成，系统给定转速通过一个跟踪误差补偿器的负反馈组成一个虚拟主轴输出各电机的给定转速，同步调节各电机给定转速，每台电机之间通过速度补偿器关联；每台永磁同步电机系统包括速度控制器、速度补偿器、各电机的转速比例模块k
i
、逆变器、永磁同步电机和转速检测器；每台电机控制信号传递关系为给定的转速、跟踪误差补偿器转速、自身电机反馈转速和速度补偿器输出转速作为速度控制器输入，速度控制器输出电流给逆变器，逆变器控制电机运转，转速检测器采集转速进行反馈，速度补偿器获取各个电机反馈转速输出同步误差，跟踪误差补偿器获取各个电机反馈转速和系统给定转速输出跟踪误差；其中速度补偿器输入为各电机反馈转速和各电机的转速比例模块k
i
；其中跟踪误差补偿器输入为各电机反馈转速和各电机的转速比例模块1/k
i
；其中各电机的转速比例模块k
i
是以各电机相对于系统给定转速的比值。2.根据权利要求1所述的水下机器人多电机协同推进系统，所述的各电机的转速比例模块k
i
，其特征在于，各电机的转速比例模块k1：以系统给定转速ω
*
为参考，计算出电机1的给定转速ω
1*
与系统给定转速ω
*
的比例系数k1；各电机的转速比例模块k2：以系统给定转速ω
*
为参考，计算出电机2的给定转速ω
2*
与系统给定转速ω
*
的比例系数k2；各电机的转速比例模块k3：以系统给定转速ω
*
为参考，计算出电机3的给定转速ω
3*
与系统给定转速ω
*
的比例系数k3；各电机的转速比例模块k4：以系统给定转速ω
*
为参考，计算出电机4的给定转速ω
4*
与系统给定转速ω
*
的比例系数k4；式中：ω
i*
、ω
*
分别为单台电机的给定转速和系统的给定转速。3.根据权利要求1所述的水下机器人多电机协同推进系统，所述的各电机的跟踪误差补偿器，其特征在于，各电机的跟踪误差补偿器：跟踪误差补偿器以系统给定转速ω
*
、电机1、2、3、4的反馈转速ω
i
和比例系数K
t
为参考，计算出补偿转速ω
b
；4.根据权利要求1所述的水下机器人多电机协同推进系统，所述的速度补偿器，其特征在于，速度补偿器结构中，K
p
为比例增益，K
i
为积分增益，速度补偿器的输出为
β1为速度补偿器1输出的误差补偿信号，β2为速度补偿器2输出的误差补偿信号，β3为速度补偿器3输出的误差补偿信号，β4为速度补偿器4输出的误差补偿信号，T为采样周期，t为积分时间。5.根据权利要求1所述的水下机器人多电机协同推进系统的控制方法，其特征在于，对永磁同步电机系统采用双闭环进行控制：外环是速度环，采用PI控制器；内环是电流环，电流环采用基于模糊PID型代价函数的预测电流控制器。6.根据权利要求5所述的水下机器人多电机协同推进系统的控制方法，其特征在于，基于模糊PID型代价函数的预测电流控制器设计包括以下步骤：步骤1：建立永磁同步电机系统模型，...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾庆军，任军，刘子豪，王伟然，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：
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