1.一种基于虚拟总轴的多电机总量协同一致容错控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、根据直流电机理想状态方程,建立电机工作参数扰动情况下的状态方程;
S2、基于虚拟总轴控制策略设计虚拟控制器控制虚拟电机得到虚拟总轴的输出Tref,接收多电机系统反馈的驱动总电压值 uj为第j台电机的驱动电压,使得Tref实时跟踪给定的目标转矩值Td,n表示电机的个数;
S3、设计总量协同一致控制器,使多电机系统受到未知扰动时输出的转矩总量Tej为第j台电机的输出转矩值,维持动态平衡: e为多电机系统输出总转矩与Tref之间的跟踪误差,使得跟踪误差收敛并稳定在零附近,n表示电机的个数。
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟总轴的多电机总量协同一致容错控制方法,其特征在于,定义状态变量x1j=ωj,x2j=Tej,步骤S1中的电机工作参数发生扰动时的状态方程为:
其中j =1 ,2 ,.. .,n ,分别表示a0j,a1j,beqj,bj的标称值,Δa0j,Δa1j,Δbeqj,Δbj则表示有界的不确定扰动值, ωj为第j个电机齿轮箱的输出角速度, uj为电枢电路输入端口的电压,TLj为负载转矩,其中,ktj为齿轮箱的传动比,kmj为电机转矩常数,kej为反电动势常数,Rj为电枢电路的电阻,Lj为电枢电路的电感, b0j和b1j分别为电机和齿轮箱的粘滞摩擦系数, J0j和J1j分别为电机和齿轮箱的转动惯量。
3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟总轴的多电机总量协同一致容错控制方法,其特征在于,步骤S2中虚拟控制器输出电压u根据多电机系统反馈的实际电压总量 进行调节控制虚拟电机输出转矩Tref动态变化并反馈至虚拟控制器的输入端用于根据反馈的多电机系统实际工作状态调节Tref。
4.根据权利要求3所述的一种基于虚拟总轴的多电机总量协同一致容错控制方法,其特征在于,步骤S2中的虚拟控制器为PI控制器,具体表达为u=kI∫(Td‑Tref)+kP(Td‑Tref),其中,u为控制器输出的电压信号,kI为积分增益,kP为比例增益,Td为给定的转矩值,Tref为虚拟电机的动态转矩输出。
5.根据权利要求1所述的一种基于虚拟总轴的多电机总量协同一致容错控制方法,其特征在于,所述步骤S3中设计积分滑模总量协同一致控制器具体表达为:其中j=1,2,...,n,εj为大于零的任意常数,s为积分滑模面,具体表达为sgn(s)为符号函数,Dj≥|dj|,c为待设计的变积分系数;
ktj为齿轮箱的传动比,kmj为电机转矩常数,kej为反电动势常数,Rj为电枢电路的电阻,Lj为电枢电路的电感, b0j和b1j分别为电机和齿轮箱的粘滞摩擦系数, J0j和J1j分别为电机和齿轮箱的转动惯量;
x1j=ωj表示第j个电机齿轮箱的输出角速度,x2j=Tej表示第j个电机的输出牵引转矩, 表示对虚拟电机的动态输出Tref求导的值,dj代表时变的复合干扰,t表示时刻。