[发明专利]多机电系统分布式智能同步控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多机电系统，特别涉及一种无需各机电系统的动力学模型且在存在故障时仍可实现同步控制的多机电系统。

背景技术

目前的机器人对于复杂的工作任务及多变的工作环境，单机器人在信息的获取、处理及控制能力等方面都是有限的。由多个机器人组成的群体系统通过协调、协作来完成单机器人无法或难以完成的工作，在实际系统中，机电系统的动力学模型不易精确获得、系统故障难以预测以及实际存在的干扰。目前，多机器人系统的同步控制多处于仿真研究阶段，而对于实际应用却是目前研究较少涉及的领域。

通过对现有文献检索发现，中国专利申请号为201010148873.9，名称为：多智能体协同控制系统，该技术建立了实际的多智能体协同控制系统，封装了多智能体所需的感知，通信，决策和控制等功能的基本特征。但是其缺少多智能体协同控制的理论算法支持，仍不是一个完整的系统。中国专利申请号200810066846.X，名称为多电机同步控制系统，该技术通过设置检测模块，采集电机的驱动信号、输出转速信号，用控制器处理进行分析处理，然后对各电机发出修正控制信号，大大提高了各电机之间的同步精度。该控制系统采用的集中式控制的方法，其控制对象是电机，而对于广泛存在的机械臂则不适用。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种采用分布式控制的无需各机电系统的动力学模型便可实现同步控制的多机电系统。

本发明的目的之一是提出一种多机电系统分布式智能同步控制装置；本发明的目的之二是提出一种多机电系统分布式智能同步控制方法。

本发明的目的之一是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供的多机电系统分布式智能同步控制装置，包括多个机电系统、检测模块、智能决策电路、智能切换电路、控制器组、执行机构、相邻系统信息通信机构和监视器；

所述检测模块用于检测机电系统的运行状态信息，并将运行状态信息传送到控制器和智能决策电路中；

所述智能决策电路根据运行状态信息来判断整个装置中各部分是否存在故障并作出决策结果；

所述智能切换电路用于根据智能决策电路的决策结果来选择控制器组中的某一个控制器来控制执行机构的工作；

所述相邻系统信息通信机构，用于构建监控器与多机电系统以及各机电系统之间的通信；

所述控制器组根据自身状态信息和邻接机器人信息分别向执行机构发送控制命令和监控器传送数据；

所述执行模块，用于完成机电系统的启停、调速和转向任务；

所述监控模块用于显示各机电系统的运动状态；

所述电流环，用于调节电流输出。

进一步，所述控制器组包括第一控制器和第二控制器；所述第一控制器为模糊控制器；所述第二控制器为容错控制器；

所述模糊控制器，用于通过模糊控制算法来实现多机电系统在无故障发生时无模型智能控制过程；

所述容错控制器，用于通过容错控制算法来实现多机电系统在故障发生时的容错控制过程。

进一步，所述执行模块包括减速伺服电机和用于控制减速电机的工作过程的驱动器；

所述减速伺服电机，用于产生驱动转矩；

所述驱动器包括电机驱动芯片和光电耦合器；

所述电机驱动芯片用于转换控制信号以驱动电机；

所述光电耦合器用于将输入、输出的信号进行隔离。

进一步，所述监控模块，用于将电流、位置信息在PC上实时的显示出来或以波形的方式实时显示控制命令和各机电系统的运动轨迹。

进一步，所述检测模块包括编码器以及用于检测电机驱动芯片的电流并转换和反馈电流的采样电阻；

所述编码器用于获取减速伺服电机的角位移信号并反馈减速伺服电机的位置及速度。

本发明的目的之二是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供的多机电系统分布式智能同步控制方法，包括以下步骤：

S1：获取当前机电系统及其相邻机电系统的运行状态信息；

S2：通过运行状态信息判断该机电系统是否存在故障；

S3：如果没有故障，则执行通过模糊控制算法来控制机电系统；

S4：如果存在故障，则执行通过容错算法来控制机电系统；

S5：通过ADC采集减速电机的输入电流获取采集电流；

S6：通过PI控制器反馈采集电流；

S7：通过调节PWM占空比来调节电机的输入电压；

S8：采集该机电系统的自身状态信息并发送自身状态信息；