一种双闭环补偿的改进型偏差耦合控制结构及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种双闭环补偿的改进型偏差耦合控制结构及其控制方法，涉及多电机协同控制技术领域。该控制结构包括：转速控制器、电流控制器以及多电机系统，上述速度控制器与上述电流控制器连接，上述电流控制器还与各电机系统连接，在上述转速控制器中引入微分负反馈，在上述电流控制器中引入速度补偿器；上述微分负反馈用于为转速控制器提供补偿，使得转速控制器提前退饱和；上述速度补偿器用于对电流控制器进行补偿控制。本发明专利技术引入了改进微分负反馈来使得控制器提前退饱和，从而使得速度补充器发挥应用的作用达到提高系统协同性能，减小同步误差。减小同步误差。减小同步误差。

【技术实现步骤摘要】
一种双闭环补偿的改进型偏差耦合控制结构及其控制方法


[0001]本专利技术涉及多电机协同控制
，具体而言，涉及一种双闭环补偿的改进型偏差耦合控制结构及其控制方法。

技术介绍

[0002]随着工业生产需求的不断增长单电机生产系统变得越来越难以满足各种复杂的生产环境和日益增长的生产需求，工业机器人、造纸业等控制系统中的动力系统大多都是采用多电机协同控制系统来实现的。例如造纸业中广泛使用的长网造纸机，它是由多套设备协同工作来构成的联动装置，通过其中包含的多个电机按照相对或绝对的方式协同完成工作。单电机控制系统的控制精度与多电机控制结构的选择直接决定着生产系统的控制性能，其协同性能直接影响着生产系统的安全性与可靠性。近些年来，国内外专家学者对多电机协同控制系统的研究已经取得了一定的研究成果。此外，诸如西门子、施耐德、台达等工控行业的国内外制造商已将多电机协同控制系统作为了重点研究项目。
[0003]纵观整个控制领域的发展历程，多伺服电机控制结构经过了许多国内外专家学者的优化取得了一定的成果，但是目前的控制结构还存在一些可以进行优化的地方，尤其是误差补偿策略方面作为多伺服电机协同控制系统的核心直接影响着整个控制系统的控制性能。近些年来，对于多电机协同控制系统的研究重点主要侧重于控制结构的研究与控制算法的研究，许多现代智能控制算法被应用于多电机协同控制系统中，但是其本质是通过现在智能控制算法来提高单电机控制的精度进而来实现提高多电机控制系统协同性能的目的，而不是改进控制结构本身所存在的不足。

技术实现思路
<br/>[0004]为了克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本专利技术实施例提供一种双闭环补偿的改进型偏差耦合控制结构及其控制方法，引入了改进微分负反馈来使得控制器提前退饱和，从而使得速度补充器发挥应用的作用达到提高系统协同性能，减小同步误差。
[0005]本专利技术的实施例是这样实现的：
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供一种双闭环补偿的改进型偏差耦合控制结构，包括：转速控制器、电流控制器以及多电机系统，上述速度控制器与上述电流控制器连接，上述电流控制器还与各电机系统连接，在上述转速控制器中引入微分负反馈，在上述电流控制器中引入速度补偿器；上述微分负反馈用于为转速控制器提供补偿，使得转速控制器提前退饱和；上述速度补偿器用于对电流控制器进行补偿控制。
[0007]为了解决传统偏差耦合控制结构在中存在的同步误差大等问题，本专利技术简化了该控制结构的速度补偿器，并针对启动阶段超调量较大的问题在转速控制器中引入了一项微分负反馈补偿来使得控制器提前退饱和。同时，电流控制器中也引入了补偿器，进一步的提高了系统的协同性能，减小同步误差。
[0008]基于第一方面，在本专利技术的一些实施例中，采用公式：计算多电机系统的输出转速平均值，其中，ω
avg
为多电机系统输出转速平均值，ω
i
为第i个电机的输出转速值。
[0009]基于第一方面，在本专利技术的一些实施例中，采用公式：e
i
＝K
s
(ω
i
‑
ω
avg
)，其中，e
i
为第i个速度补偿器的输出，ω
avg
为多电机系统输出转速平均值，ω
i
为第i个电机的输出转速值。
[0010]基于第一方面，在本专利技术的一些实施例中，采用公式：计算微分负反馈的值。
[0011]基于第一方面，在本专利技术的一些实施例中，采用双闭环控制系统对多电机系统中的各个电机进行控制。
[0012]基于第一方面，在本专利技术的一些实施例中，上述转速控制器采用比例积分控制策略对各个电机进行控制。
[0013]第二方面，本专利技术实施例提供一种根据上述第一方面中任一项的一种双闭环补偿的改进型偏差耦合控制结构的控制方法，包括以下步骤：
[0014]通过在转速控制器中引入微分负反馈，通过微分负反馈为转速控制器提供补偿，使得转速控制器提前退饱和；
[0015]通过速度补偿器产生速度补偿量，为电流控制器提供补偿；
[0016]通过转速控制器和电流控制器对各个电机系统进行控制。
[0017]本专利技术实施例至少具有如下优点或有益效果：
[0018]本专利技术实施例提供一种双闭环补偿的改进型偏差耦合控制结构，简化了该控制结构的速度补偿器，并在转速控制器中引入了一项微分负反馈补偿来使得控制器提前退饱和；同时，电流控制器中也引入了补偿器，进一步的提高了系统的协同性能，减小同步误差。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。
[0020]图1是传统偏差耦合控制结构；
[0021]图2是改进型传统偏差耦合控制结构；
[0022]图3是第i台电机的控制结构图；
[0023]图4是改进微分模块近似方框图；
[0024]图5是传统偏差耦合控制结构空载启动转速输出曲线图；
[0025]图6是传统偏差耦合控制结构各电机之间同步误差曲线图；
[0026]图7是改进型传统偏差耦合控制结构空载启动转速输出曲线图；
[0027]图8是改进型传统偏差耦合控制结构各电机之间同步误差曲线图。
具体实施方式
[0028]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0029]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。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他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0031]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双闭环补偿的改进型偏差耦合控制结构，包括：转速控制器、电流控制器以及多电机系统，所述速度控制器与所述电流控制器连接，所述电流控制器还与各电机系统连接，其特征在于，在所述转速控制器中引入微分负反馈，在所述电流控制器中引入速度补偿器；所述微分负反馈用于为转速控制器提供补偿，使得转速控制器提前退饱和；所述速度补偿器用于对电流控制器进行补偿控制。2.根据权利要求1所述的一种双闭环补偿的改进型偏差耦合控制结构，其特征在于，采用公式：计算多电机系统的输出转速平均值，其中，ω
avg
为多电机系统输出转速平均值，ω
i
为第i个电机的输出转速值。3.根据权利要求1所述的一种双闭环补偿的改进型偏差耦合控制结构，其特征在于，采用公式：e
i
＝K
s
(ω
i
‑
ω
avg
)，其中，e
i

【专利技术属性】
技术研发人员：瞿浩，
申请(专利权)人：天翼电子商务有限公司，
类型：发明
国别省市：