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双电机同步控制算法,如何提高双电机同步控制精度?

作者:音曼顿 浏览: 发表时间:2022-05-17 09:20:51



在研究生期间,我制定了双电机转速同步控制算法。我只是想整理一下我的想法,为面试做准备。



首先要明确,两台电机参数完全一致的时候,只需要参考转速一定,控制器合适,控制算法相同,那么就能实现转速同步,即使两台电机的负载扰动不同,也能在一定时间内恢复稳态,保持转速同步,当然这个时间长短就看控制算法的设计了。这就是最初的主令控制,主令控制中电机并联在一起,接受同一控制信号。结构简单,缺点在于开环控制、稳定性和抗干扰能力较差。


高级版本不再平行控制,两台电机的速度点关系,然后想到最后一个电机的速度输出作为下一个电机的速度,所以你不能实现两个电机的速度同步,但缺点很明显,有延迟,特别是在启动和停止和变速时,如果后台电机响应不够快,不是越拖越后。这就是主控制的控制理念。(不能局限于两个,但后面的电机越多,延迟就越长)


因此,实现电机转速精确同步的外部要求是,当两个电机参数不一致时(这种状态很常见,或实际生产中需要面对的问题),导致两个电机的加速度不同时,在启动阶段或负载时会增加速度同步误差。此时,有必要反馈速度同步误差,并将其作为扰动前馈给速度控制环,以控制速度同步误差尽可能为零。



这就是交叉耦合控制的想法。


Koren 于 1980年提出了交叉耦合同步的概念,交叉耦合控制在主令并行控制的基础上加入转速反馈和转速差反馈,形成闭环结构,通过转速差反馈可以有效地减小电机间的转速差值,增强同步能力和抗干扰能力,这个还是很强的,在转速环加入同步误差项,但是也存在问题,就是跟踪误差和同步误差是存在耦合的,有耦合,控制就麻烦,不然咱也不用大费周章地搞FOC,玩直流电机的电枢转矩。因此,在传统交叉耦合控制的缺点下,改进是一种非常有趣的方法。


还有一些虚拟主轴控制,不再讨论,阅读综述可以理解。引入了一些多目标优化算法,也为多电机同步控制带来了新的控制理念,如MPC等待(师兄在做)。


简而言之,双电机同步控制,为了实现精确控制,各种控制方法都有自己的优缺点,这里提到的是电耦合控制,不再是电控范围内的机械耦合。


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