[发明专利]基于总量一致的多电机抗饱和滑模跟踪控制方法

权利要求书

1.基于总量一致的多电机抗饱和滑模跟踪控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据永磁无刷电机电压、转矩平衡方程，考虑参数摄动和负载转矩扰动，建立多电机牵引系统的数学模型；多电机牵引系统的数学模型为：

式中，

其中，为电机齿轮箱的输出角速度，为角加速度，为电机输出转矩，

，，，为等效惯性力矩，

为等效粘滞阻尼常数，，

，和分别表示电枢电路的电阻和电感，为反电动势常数，为齿轮箱的传动比，和分别表示电机和齿轮头的转动惯量，和分别表示电机和齿轮头的粘滞摩擦系数，为电机转矩常数；

S2、根据多电机牵引系统的数学模型，设计滑模干扰观测器，观测出由参数摄动和负载转矩扰动合并而成的未知复合干扰值；滑模干扰观测器为：

，式中：为相应状态的估计值，

，为符号函数，和为待设计的正常数；

S3、根据多电机牵引系统数学模型的相关参数，设计辅助抗饱和系统；辅助抗饱和系统为：

式中：为辅助系统状态，为辅助系统输出，为待设计的系数，是一个小的正常数，，为滑模面，常数；

S4、结合滑模变结构理论，引入干扰观测值和辅助系统状态，设计出总量协同跟踪控制器；设计出总量协同跟踪控制器为：

其中，和为待设计参数，。

2.根据权利要求1所述的基于总量一致的多电机抗饱和滑模跟踪控制方法，其特征在于，在步骤S1中永磁无刷电机电压、转矩平衡方程为：

其中：，分别表示电枢电路的电阻和电感，为电枢电流，为电机齿轮箱的输出角速度，为电枢电路输入端口的电压，为反电动势常数，为齿轮箱的传动比，和分别表示电机和齿轮头的转动惯量，和分别表示电机和齿轮头的粘滞摩擦系数，为电机转矩常数，为负载转矩，为电机输出转矩。

3.根据权利要求1所述的基于总量一致的多电机抗饱和滑模跟踪控制方法，其特征在于，在步骤S2中未知复合干扰的观测值为：

，

式中，为未知复合干扰的估计值。

4.根据权利要求1所述的基于总量一致的多电机抗饱和滑模跟踪控制方法，其特征在于，不仅适用于单电机输入饱和问题，同时也适用于多电机牵引系统中多个电机均输入饱和的情况。

5.根据权利要求1所述的基于总量一致的多电机抗饱和滑模跟踪控制方法，其特征在于，控制目标为：多电机系统通过总量协同控制协议，协调各电机转矩输出，使各电机输出转矩总和，在有限时间内与设定牵引特性曲线趋于一致，即：

式中，为给定牵引曲线，为滑模收敛到原点的有限时间。