基于群集運動的多軸協(xié)同控制研究.pdf

1、高速度、高精度的無軸傳動印刷機的同步控制始終是實際工程中關注的關鍵技術問題和科學研究的熱點問題之一。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和基于虛擬總軸的同步控制技術，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印刷機多電機系統(tǒng)的同步協(xié)同控制具有重要的研究意義。本文以無軸傳動印刷機為工程背景，以多電機系統(tǒng)為具體的研究對象，根據(jù)印刷機多軸同步特點引入基于跟隨領航者模式的群集控制

2、思想。從多電機系統(tǒng)同步協(xié)同控制、實時同步控制、以及容錯控制幾個方面著手，對基于群集運動的多軸協(xié)同控制進行深入研究。論文主要研究工作如下：
　　通過大量查閱國內外文獻，對目前多軸同步控制方法進行了總結和分析比較，總結了值得進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的啟發(fā)下，指出從一致性理論入手來研究具備抑制擾動和容錯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)化的關鍵技術問題

3、，提出基于跟隨領航者的多電機協(xié)同控制方法。并采用Simulink內置的Signal Constraint模塊對控制器參數(shù)進行優(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，同時又補償了傳統(tǒng)虛擬總軸控制方法各軸之間沒有耦合的缺點。與傳統(tǒng)虛擬電子總軸對比仿真實驗表明，基于群集運動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、究對象而實際工程中不存在這樣的簡化模型的問題，進一步對多電機系統(tǒng)的同步控制進行深入研究，提出基于擾動觀測器的變結構方法。在避免使用加速度信息的前提下從算法上進行了改進，提高了多電機同步系統(tǒng)的魯棒性和可實現(xiàn)性。
　　針對動態(tài)運動過程中各跟隨者如何始終保持同步運動的技術難題，提出一種基于狀態(tài)切換的非線性滑模變結構控制方法。從理論上分析了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以及實時同步的可實現(xiàn)性。仿真實驗結果表明，在某一跟隨電機因被干擾而失去與給定信號同步的