基于协同控制理论的多电机同步协调控制技术研究

作     者：王聪 

作者单位：南京理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张登峰

授予年度：2019年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：多电机协调控制系统 协同控制理论 偏差耦合控制算法 鲁棒稳定性 

摘      要：多电机协调控制系统广泛存在于高档机械制造装备、工业机器人、液压传动系统等工业控制系统中。近年来,随着“中国制造2025战略的不断推进,以智能制造为核心的机械制造产业蓬勃发展,多电机协调控制系统在智能制造中得到了广泛应用。在多电机协调控制技术研究中,大多从两个方面展开研究,一方面是电机控制算法,另一方面是多电机协调控制结构。据此,本论文基于协同控制理论从上述两个方面展开研究,论文的主要研究内容包括:(1)在鲁棒协调控制算法中,主要解决了电机协调控制系统在存在参数摄动和负载扰动时控制性能较差的问题。为了更好反映工程上对控制系统的性能要求,通过建立多种性能指标来描述,最后通过线性矩阵不等式的方法将鲁棒协调控制器设计问题转化为线性凸优化求解问题。(2)在多电机偏差耦合控制算法中,主要解决了传统偏差耦合控制算法中协调性能和跟踪性能存在耦合的问题。基于协同控制理论中流形的设计方法,通过在流形上设计不同的协调权值系数和跟踪权值系数实现了多电机系统中协调性能和跟踪性能解耦的目的。(3)在多电机协调控制系统鲁棒稳定性分析中,建立了不确定多电机系统的一般形式,给出了多电机协调控制器的一般设计流程,最后通过李雅普诺夫稳定性理论分析出了多电机系统在存在参数摄动和负载扰动的情况下,多电机协调控制系统依然能够稳定运行且满足多电机协调控制目标。(4)为了更好地解决工程上普遍的多电机协调控制问题,设计了一种多电机协调控制系统实验平台。在设计过程中,主要完成了结构设计、软件设计等工作,并通过实验分析验证了上述算法的有效性。最后对全文所做的工作进行了总结,并指明了下一步研究的方向。