一种基于多面滑模的多电机伺服系统固定时间控制方法

本发明涉及含有摩擦和未知时变时滞多电机伺服系统的建模、固定时间跟踪控制器设计、固定时间同步控制器设计以及固定时间收敛控制器设计。

背景技术：

1、多电机的同步和负载跟踪控制问题一直是电机驱动系统广泛面临的问题。近年来，许多先进的控制策略被用于多电机同步和跟踪控制问题。如[“synchronization andtracking control for multi-motor driving servo systems with backlash andfriction”(wei zhao,xuemei ren；xuehui gao,int.j.robust nonlinear control 2016；26:2745–2766.)]考虑多电机伺服系统存在间隙和摩擦，提出了一种结合间隙和摩擦补偿的开关控制器。然而，由于多电机联动和传动环节等因素，多电机伺服系统中可能存在延迟效应，时滞作用的存在对电机伺服系统的控制带来了新的挑战。到目前为止，具有摩擦和未知时变时滞的多电机驱动系统的同步和跟踪控制问题尚未得到充分研究，因此在补偿摩擦的同时应对未知时变时滞的影响将更具挑战性，对控制算法的设计也提高了难度。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于多面滑模的多电机伺服系统固定时间控制方法，以解决含有摩擦和未知时变时滞多电机伺服系统的建模、固定时间跟踪控制器设计、固定时间同步控制器设计以及固定时间收敛控制器设计。

2、本发明解决所述问题采用的算法是，本发明针对多电机伺服系统中的负载跟踪控制问题，设计了一种基于多面滑模的固定时间跟踪控制器；为了实现多电机间的速度同步控制，设计了一种基于多面滑模的固定时间同步控制器。本发明能够有效解决多电机伺服系统在摩擦和未知时变时滞影响下的同步和跟踪控制问题。

3、所述摩擦和未知时变时滞影响下多电机伺服系统的建模，对第i个电机，考虑到外界扰动和未知时变时滞，则汽车动态模型变成：

4、

5、

6、所述固定时间跟踪控制器设计，对第i个电机，采用基于rbf网络摩擦补偿的多面滑模方法，设计如下形式的跟踪控制器：

7、

8、其中，参数自适应律为：

9、

10、其中，s1,s2是设计的两个滑模面；x4i表示第i个电机的速度，yd是指定的期望轨迹；是摩擦非线性函数fm的估计值，h＝[hj]t是高斯基函数的输出；η0，ω，γ，和κ均是正的调节参数；sgn(·)是符号函数，是已知的正数；

11、a1＝1/jm,a2i＝bi/j a3＝1/j；μ:＝[μ1,μ2]，β＝diag{＝β1,β2}，μi，βi(i＝1,2,3,4)均为正的调优参数；

12、所述固定时间同步控制器设计，对第i个电机，采用多面滑模方法，设计如下的同步控制器：

13、

14、其中，ss1i，ss2i是设计的两个滑模面；ηm，μs1i,μs2i,μs3i,μs4i,均是正的调优参数；m＝i,i+1表示两个驱动电机，i＝1,3,…,2n-1。

15、所述固定时间收敛控制器设计，对于第i个电机综合考虑跟踪和同步问题设计如下的控制器：ui＝uti+ιusi，

16、其中，ι是同步参数，并且满足：

17、

18、其中，χ是正参数，ss为两个电机间的位置误差。

19、本发明的目的是这样实现的。

20、本发明涉及含有摩擦和未知时变时滞影响下的多电机伺服系统的建模、固定时间跟踪控制器设计、固定时间同步控制器设计以及固定时间收敛控制器设计。本发明公开了一种基于多面滑模的多电机伺服系统的同步和跟踪控制方法。其技术包括多电机伺服系统的建模、固定时间跟踪控制器设计、固定时间同步控制器设计以及固定时间收敛控制器设计。本发明针对多电机伺服系统中的负载跟踪控制问题，设计了一种基于多面滑模的固定时间跟踪控制器；为了实现多电机间的速度同步控制，设计了一种基于多面滑模的固定时间同步控制器。本发明能够有效解决多电机伺服系统在摩擦和未知时变时滞影响下的同步和跟踪控制问题。

技术特征：

1.一种多电机伺服系统的同步和负载跟踪控制策略，其特征在于，包括摩擦和未知时变时滞影响下多电机伺服系统的建模、固定时间跟踪控制器设计、固定时间同步控制器设计以及固定时间收敛控制器设计。

2.根据权利要求1所述摩擦和未知时变时滞影响下多电机伺服系统的建模，其特点在于：考虑一组多电机伺服系统由1个负载和2n个电机组成，其中第i个电机的动态方程如下：

3.根据权利要求1所述固定时间跟踪控制器设计，其特征在于：对于第i个电机，采用基于径向基网络摩擦补偿的多面滑模方法，设计如下的跟踪控制器：

4.根据权利要求1所述固定时间同步控制器设计，其特点在于：对于第i个电机，采用多面滑模方法，设计如下形式的同步控制器：

5.根据权利要求1所述固定时间收敛控制器设计，其特征在于：对于第i个电机，综合考虑跟踪和同步问题设计如下的控制器：

技术总结
本发明公开了一种基于多面滑模的多电机伺服系统固定时间控制方法，含有摩擦和未知时变时滞影响下的多电机伺服系统的建模、固定时间跟踪控制器设计、固定时间同步控制器设计以及固定时间收敛控制器设计。本发明公开了一种基于多面滑模的多电机伺服系统的同步和跟踪控制方法。其技术包括多电机伺服系统的建模、固定时间跟踪控制器设计、固定时间同步控制器设计以及固定时间收敛控制器设计。本发明针对多电机伺服系统中的负载跟踪控制问题，设计了一种基于多面滑模的固定时间跟踪控制器；为了实现多电机间的速度同步控制，设计了一种基于多面滑模的固定时间同步控制器。本发明能够有效解决多电机伺服系统在摩擦和未知时变时滞影响下的同步和跟踪控制问题。

技术研发人员：李猛,竟婉君,陈勇,张乔峰,陈章勇
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14