技术特征：
1.一种复合材料三维编织机多电机终端滑模协同控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)构建电机动力学模型(2)将步骤(1)中给出的上述电机动力学模型变形为以下形式其中n为系统集总未知动态，包括系统未建模动态、时变外干扰；是待设计的正对角参数矩阵；n的定义如下(3)定义速度跟踪误差e＝ω
rd-ω
r
，其中ω
rd
∈r
n
×1为n台用于驱动复合材料三维编织机的交流永磁同步电机的期望速度，而ω
r
∈r
n
×1是n台用于驱动复合材料三维编织机的交流永磁同步电机的实际速度；设计协同误差为e
s
＝ψe，耦合误差为其中ψ为设计的协同矩阵，为对角矩阵系数；；(4)利用步骤(3)所设计耦合误差，设计以下快速非奇异终端滑模超平面s＝e
c
+λ1ρ(e
c
)其中f(e
ci
)＝1+k
1i
cos(πe
ci
/2φ
i
),α1,α2,λ1,φ是控制参数且满足0.5<α
1i
<1,1<α
2i
<2；为保证ρ(e
c
)和其导数的连续性，η1和η2设计如下对于上式来说，0≤k
1i
≤2(α
2i-1)/π必须满足；写成如下形式写成如下形式采用以下快速终端滑模趋近律其中β为趋近律参数矩阵/向量，其各元素为正，且满足0<β
i
<1；(5)基于步骤(4)所提快速非奇异终端滑模超平面和采用的快速终端滑模趋近律，得到所提控制算法为：
其中为n的估计值；(6)在步骤(5)的基础上，采用时延估计算法在线实时估计n以得到(6)在步骤(5)的基础上，采用时延估计算法在线实时估计n以得到其中
·
(t-l)
代表变量
·
在时刻(t-l)处的值，l为延时时间，取为1个或若干采用周期；(7)融合步骤(5)和步骤(6)，所设计的基于快速非奇异终端滑模策略的复合材料三维编织机多电机协同控制方法写为以下形式2.如权利要求1所述的滑模协同控制方法，其特征在于，步骤(1)中，获得电机动力学模型的步骤包括：(1.1)构建交流永磁同步电机在转子d-q轴系下的数学模型：q轴系下的数学模型：λ
q
＝l
q
i
q
λ
d
＝l
d
i
d
+l
md
i
df
ω
f
＝n
p
ω
r
其中i
d
为d轴定子电流,i
q
为q轴定子电流；rs为定子电阻；其中u
d
为d轴定子电压,u
q
为q轴定子电压；l
d
为d轴定子电感,l
q
为q轴定子电感；λ
d
为d轴定子磁链,λ
q
为q轴定子磁链；l
md
为d轴互感系数；ω
f
是d、q轴转子电转速,ω
r
是d、q轴机械转速；i
df
为d轴等效励磁电流，n
p
为极对数；(1.2)交流永磁同步电机所产生电磁转矩由以下公式刻画t
e
＝3n
p
[l
md
i
df
i
q
+(l
d-l
q
)i
q
i
d
]/2由此，交流永磁同步电机的动力学模型为以下形式其中t
l
是电机的负载转矩，f
m
是粘滞摩擦系数，j是转动惯量；(1.3)为简化系统模型，基于磁场定向控制，有则电机电磁转矩简化为t
e
＝1.5n
p
l
md
i
df
i
q
，则将电机动力学方程与上式结合有电机动力学模型3.如权利要求1所述的滑模协同控制方法，其特征在于，步骤(3)中，协同矩阵ψ定义为
由上式得出其中i为单位矩阵，a是所有元素全为1的矩阵；上述协同矩阵ψ将当前控制电机的误差与其余所有电机的控制误差相融合，且权重相等。4.如权利要求1或2或3所述的滑模协同控制方法，其特征在于，该协同控制方法控制的三维编织机中采用n个交流永磁同步电机作为驱动电机使驱动齿轮机构转动；齿轮驱动机构包括若干齿轮，该若干齿轮相邻啮合而形成环状的齿轮，n个驱动电机在圆周方向间隔均匀布置，对应该n个驱动电机位置的齿轮作为主动齿轮，主动齿轮分别与n个驱动电机的输出轴连接并通过驱动电机的驱动而转动；n个驱动电机同时驱动。5.如权利要求4所述的滑模协同控制方法，其特征在于，采用4个交流永磁同步电机作为驱动电机使驱动齿轮机构转动，四个驱动电机在圆周方向间隔90
°
均匀布置。
技术总结
本发明公布一种复合材料三维编织机多电机终端滑模协同控制方法。所提方法主要包括两部分，即时延估计技术和快速非奇异终端滑模控制器。前者用于在线实时估算多电机系统集总动态，继而构建了一种不基于系统动力学模型的控制框架；后者用于保障复合材料三维编织机多电机系统控制的快速性和高精度。得益于时延估计器和快速非奇异终端滑模控制器两者的有机融合，所提多电机协同控制方法在拥有较好工程易用性的同时，亦可保障优异的协同控制品质。所提方法适用于由众多电机协同驱动的大型复合材料三维编织机。材料三维编织机。材料三维编织机。
技术研发人员：王尧尧 单忠德 孙正
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：2022.11.21
技术公布日：2023/2/3