基于群集運(yùn)動(dòng)的多軸協(xié)同控制研究.pdf

1、高速度、高精度的無軸傳動(dòng)印刷機(jī)的同步控制始終是實(shí)際工程中關(guān)注的關(guān)鍵技術(shù)問題和科學(xué)研究的熱點(diǎn)問題之一。目前研究較成熟的同步控制策略主要有耦合同步控制技術(shù)和基于虛擬總軸的同步控制技術(shù)，然而在提高同步精度方面都存在一定的限制。因此，從一致性理論和群集控制這一新的角度來研究無軸傳動(dòng)印刷機(jī)多電機(jī)系統(tǒng)的同步協(xié)同控制具有重要的研究意義。本文以無軸傳動(dòng)印刷機(jī)為工程背景，以多電機(jī)系統(tǒng)為具體的研究對象，根據(jù)印刷機(jī)多軸同步特點(diǎn)引入基于跟隨領(lǐng)航者模式的群集控制

2、思想。從多電機(jī)系統(tǒng)同步協(xié)同控制、實(shí)時(shí)同步控制、以及容錯(cuò)控制幾個(gè)方面著手，對基于群集運(yùn)動(dòng)的多軸協(xié)同控制進(jìn)行深入研究。論文主要研究工作如下：
　　通過大量查閱國內(nèi)外文獻(xiàn)，對目前多軸同步控制方法進(jìn)行了總結(jié)和分析比較，總結(jié)了值得進(jìn)一步深入研究的問題。并且在目前大量對群集控制研究文獻(xiàn)的啟發(fā)下，指出從一致性理論入手來研究具備抑制擾動(dòng)和容錯(cuò)性能的多軸同步控制方法具有重要的研究意義。
　　針對提高多軸同步精度和多軸同步性能優(yōu)化的關(guān)鍵技術(shù)問題

3、，提出基于跟隨領(lǐng)航者的多電機(jī)協(xié)同控制方法。并采用Simulink內(nèi)置的Signal Constraint模塊對控制器參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。該方法繼承了傳統(tǒng)虛擬總軸控制方法和耦合控制方法的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又補(bǔ)償了傳統(tǒng)虛擬總軸控制方法各軸之間沒有耦合的缺點(diǎn)。與傳統(tǒng)虛擬電子總軸對比仿真實(shí)驗(yàn)表明，基于群集運(yùn)動(dòng)的同步控制策略表現(xiàn)出較好的同步性能。
　　針對大多數(shù)協(xié)同控制算法需要領(lǐng)航者加速度信息而加速度信息不易測量，以及大多數(shù)群集控制都是以簡單的積分器為研

4、究對象而實(shí)際工程中不存在這樣的簡化模型的問題，進(jìn)一步對多電機(jī)系統(tǒng)的同步控制進(jìn)行深入研究，提出基于擾動(dòng)觀測器的變結(jié)構(gòu)方法。在避免使用加速度信息的前提下從算法上進(jìn)行了改進(jìn)，提高了多電機(jī)同步系統(tǒng)的魯棒性和可實(shí)現(xiàn)性。
　　針對動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)過程中各跟隨者如何始終保持同步運(yùn)動(dòng)的技術(shù)難題，提出一種基于狀態(tài)切換的非線性滑模變結(jié)構(gòu)控制方法。從理論上分析了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以及實(shí)時(shí)同步的可實(shí)現(xiàn)性。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在某一跟隨電機(jī)因被干擾而失去與給定信號(hào)同步的