多電機(jī)同步協(xié)調(diào)控制技術(shù)初探

王超雄

摘? 要：本文對(duì)近年來提出的典型控制策略進(jìn)行了歸納分析，對(duì)比探討了各種控制策略的優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)多電機(jī)同步協(xié)調(diào)控制技術(shù)的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：多電機(jī)同步控制;辨識(shí);發(fā)展趨勢(shì)

一、多電機(jī)控制系統(tǒng)的干擾因素

（一）電源的穩(wěn)定性。目前，絕大多數(shù)的電機(jī)是依靠交流電來驅(qū)動(dòng)的。電路系統(tǒng)中大功率設(shè)備的通斷、供電電壓波形的變化等因素都會(huì)造成控制系統(tǒng)的干擾，而這種干擾對(duì)各類系統(tǒng)都會(huì)產(chǎn)生影響。因此在多電機(jī)控制系統(tǒng)中除了要安裝電抗器以外，對(duì)系統(tǒng)的低壓控制電源還需采取額外的抗干擾措施以保證電源的穩(wěn)定。

（二）信號(hào)回路的干擾。多電機(jī)系統(tǒng)中自身的眾多信號(hào)線在工作過程中會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的串?dāng)_和反射，從而影響多電機(jī)的控制系統(tǒng)。除此之外外部的電磁噪聲也會(huì)對(duì)多電機(jī)控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，他們?cè)诠ぷ鞯耐瑫r(shí)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的電磁場(chǎng)從而會(huì)對(duì)多電機(jī)控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。因此也應(yīng)加強(qiáng)信號(hào)線路本身的抗干擾能力。

二、多電機(jī)同步協(xié)調(diào)控制方案分析

（一）機(jī)械同步。機(jī)械同步當(dāng)中用一個(gè)大功率驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以一個(gè)固定的總軸旋轉(zhuǎn)速度來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，所有的被驅(qū)動(dòng)單元都嚙合在這個(gè)總軸上。當(dāng)某一單元的載荷發(fā)生變化時(shí)，通過齒輪箱，就會(huì)將這種變化反饋到總軸上，從而使總軸的旋轉(zhuǎn)速度產(chǎn)生相應(yīng)的變化，同時(shí)其他單元的速度也會(huì)隨著擾動(dòng)單元速度的變化產(chǎn)生相應(yīng)的變化。因此可知多電機(jī)控制系統(tǒng)中的各個(gè)單元是一個(gè)有機(jī)整體，某一單元的變化會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

機(jī)械控制系統(tǒng)由于自身的特點(diǎn)，也存在一定的缺陷。主要包括：（1）由于機(jī)械總軸電容量的限制，導(dǎo)致各個(gè)單元輸出的力矩有限，能承受的載荷也有限。（2）電機(jī)機(jī)械總軸容易出現(xiàn)震蕩，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（3）各個(gè)驅(qū)動(dòng)單元都需要配備相應(yīng)的變速箱，靈活性不高，且維修成本較高。

（二）電力同步。（1）多電機(jī)同步協(xié)調(diào)的非耦合控制。多電機(jī)非耦合控制系統(tǒng)一般包括兩種主要的形式，基于相同給定參數(shù)信號(hào)的并聯(lián)運(yùn)行模式以及主從同步控制系統(tǒng)。基于相同給定參數(shù)信號(hào)的并聯(lián)運(yùn)行模式是一種相對(duì)比較簡(jiǎn)單的非耦合控制方法，如圖1。

圖1? 基于給定相同參數(shù)信號(hào)的并聯(lián)運(yùn)行模式示意圖

在上述系統(tǒng)中，每個(gè)電機(jī)的輸入信號(hào)直接由系統(tǒng)給定，系統(tǒng)在啟動(dòng)和停止階段的同步性能非常好。同時(shí)各個(gè)單元的的輸入信號(hào)只受參數(shù)信號(hào)的作用，屏蔽了其他外界因素的干擾。某一單元信號(hào)的波動(dòng)不會(huì)對(duì)其他單元產(chǎn)生影響，可以更好地實(shí)現(xiàn)多電機(jī)的同步性。而另一種非耦合多電機(jī)同步協(xié)調(diào)控制的方式是主從同步控制系統(tǒng)，如圖2所示。

圖2? 主從同步控制系統(tǒng)示意圖

從圖2中可知，從屬電機(jī)的輸入轉(zhuǎn)速值即為主電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速值，也就是說從電機(jī)能夠及時(shí)反映主電機(jī)上的相關(guān)參數(shù)。如果存在多臺(tái)電機(jī)的話，上述系統(tǒng)有兩種主要的控制方式。1）第一臺(tái)作為主電機(jī)，剩下的電機(jī)都當(dāng)做從屬電機(jī)。將主電機(jī)的輸出信號(hào)作為剩下所有從屬電機(jī)的輸入信號(hào)，這樣的話從屬電機(jī)都能直接反應(yīng)主電機(jī)的載荷擾動(dòng)，而主電機(jī)卻不受從屬電機(jī)載荷擾動(dòng)的影響。2）將第一臺(tái)電機(jī)作為主電機(jī)，最后一臺(tái)電機(jī)作為從屬電機(jī)。中間的電機(jī)同時(shí)兼任主電機(jī)和從屬電機(jī)兩個(gè)角色。在整個(gè)控制系統(tǒng)中，除了從屬電機(jī)，任何一臺(tái)電機(jī)的載荷擾動(dòng)都會(huì)對(duì)其后面的電機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)的影響，而其上游的電機(jī)卻不受其影響。

（2）多電機(jī)的耦合控制。多電機(jī)非耦合控制系統(tǒng)雖然在某種程度上可以提高系統(tǒng)對(duì)電機(jī)同步性的控制效果，但是其仍存在一定的局限性。因此針對(duì)電機(jī)的同步協(xié)調(diào)控制又提出了交叉耦合控制策略以及偏差耦合控制策略。1）交叉耦合信號(hào)主要是首先將對(duì)應(yīng)的電機(jī)速度信號(hào)進(jìn)行對(duì)比差值，將差值作為反饋信號(hào)進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，從而保證系統(tǒng)及時(shí)感應(yīng)接受電機(jī)的狀態(tài)變化，保證系統(tǒng)獲得良好的同步控制，如圖3。2）偏差耦合控制主要是將相關(guān)的電機(jī)反饋?zhàn)霾睿⑵渥鳛殡姍C(jī)的補(bǔ)償信號(hào)，從而改善其協(xié)調(diào)控制性能，如圖4，5。

圖3? 交叉耦合控制系統(tǒng)示意圖

圖4? 多電機(jī)偏差耦合控制示意圖

圖5? 速度補(bǔ)償示意圖

但是上述系統(tǒng)還是不能很好的解決多電機(jī)動(dòng)態(tài)性能匹配以及跟蹤軌跡非線性等問題。

上述的所有控制系統(tǒng)基本上都是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)通過相應(yīng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)做相應(yīng)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。在實(shí)際的運(yùn)行過程中，產(chǎn)生負(fù)載的因素很多，而且負(fù)載一般都是動(dòng)態(tài)變化的。因此在相應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要充分考慮負(fù)載的變化因素，要采取相應(yīng)的補(bǔ)償措施來保證多電機(jī)的同步性。

三、研究動(dòng)向展望

（一）較高的跟蹤精度。系統(tǒng)能否跟蹤輸入?yún)?shù)信號(hào)并達(dá)到較高的精度是評(píng)判一個(gè)系統(tǒng)同步性的重要標(biāo)準(zhǔn)，某些工業(yè)領(lǐng)域不但要求多電機(jī)能夠同步，還要求系統(tǒng)能夠高精度的跟蹤相關(guān)的輸入信號(hào)參數(shù)。

（二）良好的負(fù)載特性。在一定范圍內(nèi)，隨著系統(tǒng)載荷的增加，系統(tǒng)的同步協(xié)調(diào)性能也不受影響。

（三）較強(qiáng)的抗干擾能力和魯棒性能。在實(shí)際的應(yīng)用過程中系統(tǒng)需要較強(qiáng)的抗干擾能力。同時(shí)隨著外界環(huán)境條件的變化，系統(tǒng)參數(shù)的漂移要能控制在一定的范圍內(nèi)。

（四）較高的穩(wěn)定性、可靠性和靈敏性。系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性是系統(tǒng)能夠正常運(yùn)作的前提。同時(shí)系統(tǒng)還要能夠及時(shí)對(duì)外界輸入信號(hào)做出反應(yīng)，并進(jìn)行相應(yīng)的跟蹤。

結(jié)論：本文針對(duì)多電機(jī)同步協(xié)調(diào)控制技術(shù)進(jìn)行了回顧和總結(jié)，并對(duì)目前多電機(jī)同步系統(tǒng)主要的干擾因素以及實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了闡述，在此基礎(chǔ)上還對(duì)目前關(guān)于多電機(jī)同步協(xié)調(diào)控制研究的熱點(diǎn)和方向進(jìn)行了展望，以期為多電機(jī)同步協(xié)調(diào)控制的研究提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1] 項(xiàng)云韋.多臺(tái)電機(jī)同步協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)的變結(jié)構(gòu)控制[J].電氣傳動(dòng)自動(dòng)化，1999，21 （3） ： 33-34.

[2] 李艷，邵日樣，邵世煌.模糊控制在電氣傳動(dòng)中的運(yùn)用現(xiàn)狀及前景[J].電氣傳動(dòng)，1997， （2） ： 3-9.endprint

摘? 要：本文對(duì)近年來提出的典型控制策略進(jìn)行了歸納分析，對(duì)比探討了各種控制策略的優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)多電機(jī)同步協(xié)調(diào)控制技術(shù)的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：多電機(jī)同步控制;辨識(shí);發(fā)展趨勢(shì)

一、多電機(jī)控制系統(tǒng)的干擾因素

（一）電源的穩(wěn)定性。目前，絕大多數(shù)的電機(jī)是依靠交流電來驅(qū)動(dòng)的。電路系統(tǒng)中大功率設(shè)備的通斷、供電電壓波形的變化等因素都會(huì)造成控制系統(tǒng)的干擾，而這種干擾對(duì)各類系統(tǒng)都會(huì)產(chǎn)生影響。因此在多電機(jī)控制系統(tǒng)中除了要安裝電抗器以外，對(duì)系統(tǒng)的低壓控制電源還需采取額外的抗干擾措施以保證電源的穩(wěn)定。

（二）信號(hào)回路的干擾。多電機(jī)系統(tǒng)中自身的眾多信號(hào)線在工作過程中會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的串?dāng)_和反射，從而影響多電機(jī)的控制系統(tǒng)。除此之外外部的電磁噪聲也會(huì)對(duì)多電機(jī)控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，他們?cè)诠ぷ鞯耐瑫r(shí)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的電磁場(chǎng)從而會(huì)對(duì)多電機(jī)控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。因此也應(yīng)加強(qiáng)信號(hào)線路本身的抗干擾能力。

二、多電機(jī)同步協(xié)調(diào)控制方案分析

（一）機(jī)械同步。機(jī)械同步當(dāng)中用一個(gè)大功率驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以一個(gè)固定的總軸旋轉(zhuǎn)速度來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，所有的被驅(qū)動(dòng)單元都嚙合在這個(gè)總軸上。當(dāng)某一單元的載荷發(fā)生變化時(shí)，通過齒輪箱，就會(huì)將這種變化反饋到總軸上，從而使總軸的旋轉(zhuǎn)速度產(chǎn)生相應(yīng)的變化，同時(shí)其他單元的速度也會(huì)隨著擾動(dòng)單元速度的變化產(chǎn)生相應(yīng)的變化。因此可知多電機(jī)控制系統(tǒng)中的各個(gè)單元是一個(gè)有機(jī)整體，某一單元的變化會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

機(jī)械控制系統(tǒng)由于自身的特點(diǎn)，也存在一定的缺陷。主要包括：（1）由于機(jī)械總軸電容量的限制，導(dǎo)致各個(gè)單元輸出的力矩有限，能承受的載荷也有限。（2）電機(jī)機(jī)械總軸容易出現(xiàn)震蕩，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（3）各個(gè)驅(qū)動(dòng)單元都需要配備相應(yīng)的變速箱，靈活性不高，且維修成本較高。

（二）電力同步。（1）多電機(jī)同步協(xié)調(diào)的非耦合控制。多電機(jī)非耦合控制系統(tǒng)一般包括兩種主要的形式，基于相同給定參數(shù)信號(hào)的并聯(lián)運(yùn)行模式以及主從同步控制系統(tǒng)。基于相同給定參數(shù)信號(hào)的并聯(lián)運(yùn)行模式是一種相對(duì)比較簡(jiǎn)單的非耦合控制方法，如圖1。

圖1? 基于給定相同參數(shù)信號(hào)的并聯(lián)運(yùn)行模式示意圖

在上述系統(tǒng)中，每個(gè)電機(jī)的輸入信號(hào)直接由系統(tǒng)給定，系統(tǒng)在啟動(dòng)和停止階段的同步性能非常好。同時(shí)各個(gè)單元的的輸入信號(hào)只受參數(shù)信號(hào)的作用，屏蔽了其他外界因素的干擾。某一單元信號(hào)的波動(dòng)不會(huì)對(duì)其他單元產(chǎn)生影響，可以更好地實(shí)現(xiàn)多電機(jī)的同步性。而另一種非耦合多電機(jī)同步協(xié)調(diào)控制的方式是主從同步控制系統(tǒng)，如圖2所示。

圖2? 主從同步控制系統(tǒng)示意圖

從圖2中可知，從屬電機(jī)的輸入轉(zhuǎn)速值即為主電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速值，也就是說從電機(jī)能夠及時(shí)反映主電機(jī)上的相關(guān)參數(shù)。如果存在多臺(tái)電機(jī)的話，上述系統(tǒng)有兩種主要的控制方式。1）第一臺(tái)作為主電機(jī)，剩下的電機(jī)都當(dāng)做從屬電機(jī)。將主電機(jī)的輸出信號(hào)作為剩下所有從屬電機(jī)的輸入信號(hào)，這樣的話從屬電機(jī)都能直接反應(yīng)主電機(jī)的載荷擾動(dòng)，而主電機(jī)卻不受從屬電機(jī)載荷擾動(dòng)的影響。2）將第一臺(tái)電機(jī)作為主電機(jī)，最后一臺(tái)電機(jī)作為從屬電機(jī)。中間的電機(jī)同時(shí)兼任主電機(jī)和從屬電機(jī)兩個(gè)角色。在整個(gè)控制系統(tǒng)中，除了從屬電機(jī)，任何一臺(tái)電機(jī)的載荷擾動(dòng)都會(huì)對(duì)其后面的電機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)的影響，而其上游的電機(jī)卻不受其影響。

（2）多電機(jī)的耦合控制。多電機(jī)非耦合控制系統(tǒng)雖然在某種程度上可以提高系統(tǒng)對(duì)電機(jī)同步性的控制效果，但是其仍存在一定的局限性。因此針對(duì)電機(jī)的同步協(xié)調(diào)控制又提出了交叉耦合控制策略以及偏差耦合控制策略。1）交叉耦合信號(hào)主要是首先將對(duì)應(yīng)的電機(jī)速度信號(hào)進(jìn)行對(duì)比差值，將差值作為反饋信號(hào)進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，從而保證系統(tǒng)及時(shí)感應(yīng)接受電機(jī)的狀態(tài)變化，保證系統(tǒng)獲得良好的同步控制，如圖3。2）偏差耦合控制主要是將相關(guān)的電機(jī)反饋?zhàn)霾睿⑵渥鳛殡姍C(jī)的補(bǔ)償信號(hào)，從而改善其協(xié)調(diào)控制性能，如圖4，5。

圖3? 交叉耦合控制系統(tǒng)示意圖

圖4? 多電機(jī)偏差耦合控制示意圖

圖5? 速度補(bǔ)償示意圖

但是上述系統(tǒng)還是不能很好的解決多電機(jī)動(dòng)態(tài)性能匹配以及跟蹤軌跡非線性等問題。

上述的所有控制系統(tǒng)基本上都是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)通過相應(yīng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)做相應(yīng)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。在實(shí)際的運(yùn)行過程中，產(chǎn)生負(fù)載的因素很多，而且負(fù)載一般都是動(dòng)態(tài)變化的。因此在相應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要充分考慮負(fù)載的變化因素，要采取相應(yīng)的補(bǔ)償措施來保證多電機(jī)的同步性。

三、研究動(dòng)向展望

（一）較高的跟蹤精度。系統(tǒng)能否跟蹤輸入?yún)?shù)信號(hào)并達(dá)到較高的精度是評(píng)判一個(gè)系統(tǒng)同步性的重要標(biāo)準(zhǔn)，某些工業(yè)領(lǐng)域不但要求多電機(jī)能夠同步，還要求系統(tǒng)能夠高精度的跟蹤相關(guān)的輸入信號(hào)參數(shù)。

（二）良好的負(fù)載特性。在一定范圍內(nèi)，隨著系統(tǒng)載荷的增加，系統(tǒng)的同步協(xié)調(diào)性能也不受影響。

（三）較強(qiáng)的抗干擾能力和魯棒性能。在實(shí)際的應(yīng)用過程中系統(tǒng)需要較強(qiáng)的抗干擾能力。同時(shí)隨著外界環(huán)境條件的變化，系統(tǒng)參數(shù)的漂移要能控制在一定的范圍內(nèi)。

（四）較高的穩(wěn)定性、可靠性和靈敏性。系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性是系統(tǒng)能夠正常運(yùn)作的前提。同時(shí)系統(tǒng)還要能夠及時(shí)對(duì)外界輸入信號(hào)做出反應(yīng)，并進(jìn)行相應(yīng)的跟蹤。

結(jié)論：本文針對(duì)多電機(jī)同步協(xié)調(diào)控制技術(shù)進(jìn)行了回顧和總結(jié)，并對(duì)目前多電機(jī)同步系統(tǒng)主要的干擾因素以及實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了闡述，在此基礎(chǔ)上還對(duì)目前關(guān)于多電機(jī)同步協(xié)調(diào)控制研究的熱點(diǎn)和方向進(jìn)行了展望，以期為多電機(jī)同步協(xié)調(diào)控制的研究提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1] 項(xiàng)云韋.多臺(tái)電機(jī)同步協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)的變結(jié)構(gòu)控制[J].電氣傳動(dòng)自動(dòng)化，1999，21 （3） ： 33-34.

[2] 李艷，邵日樣，邵世煌.模糊控制在電氣傳動(dòng)中的運(yùn)用現(xiàn)狀及前景[J].電氣傳動(dòng)，1997， （2） ： 3-9.endprint

摘? 要：本文對(duì)近年來提出的典型控制策略進(jìn)行了歸納分析，對(duì)比探討了各種控制策略的優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)多電機(jī)同步協(xié)調(diào)控制技術(shù)的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：多電機(jī)同步控制;辨識(shí);發(fā)展趨勢(shì)

一、多電機(jī)控制系統(tǒng)的干擾因素

（一）電源的穩(wěn)定性。目前，絕大多數(shù)的電機(jī)是依靠交流電來驅(qū)動(dòng)的。電路系統(tǒng)中大功率設(shè)備的通斷、供電電壓波形的變化等因素都會(huì)造成控制系統(tǒng)的干擾，而這種干擾對(duì)各類系統(tǒng)都會(huì)產(chǎn)生影響。因此在多電機(jī)控制系統(tǒng)中除了要安裝電抗器以外，對(duì)系統(tǒng)的低壓控制電源還需采取額外的抗干擾措施以保證電源的穩(wěn)定。

（二）信號(hào)回路的干擾。多電機(jī)系統(tǒng)中自身的眾多信號(hào)線在工作過程中會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的串?dāng)_和反射，從而影響多電機(jī)的控制系統(tǒng)。除此之外外部的電磁噪聲也會(huì)對(duì)多電機(jī)控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，他們?cè)诠ぷ鞯耐瑫r(shí)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的電磁場(chǎng)從而會(huì)對(duì)多電機(jī)控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。因此也應(yīng)加強(qiáng)信號(hào)線路本身的抗干擾能力。

二、多電機(jī)同步協(xié)調(diào)控制方案分析

（一）機(jī)械同步。機(jī)械同步當(dāng)中用一個(gè)大功率驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以一個(gè)固定的總軸旋轉(zhuǎn)速度來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，所有的被驅(qū)動(dòng)單元都嚙合在這個(gè)總軸上。當(dāng)某一單元的載荷發(fā)生變化時(shí)，通過齒輪箱，就會(huì)將這種變化反饋到總軸上，從而使總軸的旋轉(zhuǎn)速度產(chǎn)生相應(yīng)的變化，同時(shí)其他單元的速度也會(huì)隨著擾動(dòng)單元速度的變化產(chǎn)生相應(yīng)的變化。因此可知多電機(jī)控制系統(tǒng)中的各個(gè)單元是一個(gè)有機(jī)整體，某一單元的變化會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

機(jī)械控制系統(tǒng)由于自身的特點(diǎn)，也存在一定的缺陷。主要包括：（1）由于機(jī)械總軸電容量的限制，導(dǎo)致各個(gè)單元輸出的力矩有限，能承受的載荷也有限。（2）電機(jī)機(jī)械總軸容易出現(xiàn)震蕩，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（3）各個(gè)驅(qū)動(dòng)單元都需要配備相應(yīng)的變速箱，靈活性不高，且維修成本較高。

（二）電力同步。（1）多電機(jī)同步協(xié)調(diào)的非耦合控制。多電機(jī)非耦合控制系統(tǒng)一般包括兩種主要的形式，基于相同給定參數(shù)信號(hào)的并聯(lián)運(yùn)行模式以及主從同步控制系統(tǒng)。基于相同給定參數(shù)信號(hào)的并聯(lián)運(yùn)行模式是一種相對(duì)比較簡(jiǎn)單的非耦合控制方法，如圖1。

圖1? 基于給定相同參數(shù)信號(hào)的并聯(lián)運(yùn)行模式示意圖

在上述系統(tǒng)中，每個(gè)電機(jī)的輸入信號(hào)直接由系統(tǒng)給定，系統(tǒng)在啟動(dòng)和停止階段的同步性能非常好。同時(shí)各個(gè)單元的的輸入信號(hào)只受參數(shù)信號(hào)的作用，屏蔽了其他外界因素的干擾。某一單元信號(hào)的波動(dòng)不會(huì)對(duì)其他單元產(chǎn)生影響，可以更好地實(shí)現(xiàn)多電機(jī)的同步性。而另一種非耦合多電機(jī)同步協(xié)調(diào)控制的方式是主從同步控制系統(tǒng)，如圖2所示。

圖2? 主從同步控制系統(tǒng)示意圖

從圖2中可知，從屬電機(jī)的輸入轉(zhuǎn)速值即為主電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速值，也就是說從電機(jī)能夠及時(shí)反映主電機(jī)上的相關(guān)參數(shù)。如果存在多臺(tái)電機(jī)的話，上述系統(tǒng)有兩種主要的控制方式。1）第一臺(tái)作為主電機(jī)，剩下的電機(jī)都當(dāng)做從屬電機(jī)。將主電機(jī)的輸出信號(hào)作為剩下所有從屬電機(jī)的輸入信號(hào)，這樣的話從屬電機(jī)都能直接反應(yīng)主電機(jī)的載荷擾動(dòng)，而主電機(jī)卻不受從屬電機(jī)載荷擾動(dòng)的影響。2）將第一臺(tái)電機(jī)作為主電機(jī)，最后一臺(tái)電機(jī)作為從屬電機(jī)。中間的電機(jī)同時(shí)兼任主電機(jī)和從屬電機(jī)兩個(gè)角色。在整個(gè)控制系統(tǒng)中，除了從屬電機(jī)，任何一臺(tái)電機(jī)的載荷擾動(dòng)都會(huì)對(duì)其后面的電機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)的影響，而其上游的電機(jī)卻不受其影響。

（2）多電機(jī)的耦合控制。多電機(jī)非耦合控制系統(tǒng)雖然在某種程度上可以提高系統(tǒng)對(duì)電機(jī)同步性的控制效果，但是其仍存在一定的局限性。因此針對(duì)電機(jī)的同步協(xié)調(diào)控制又提出了交叉耦合控制策略以及偏差耦合控制策略。1）交叉耦合信號(hào)主要是首先將對(duì)應(yīng)的電機(jī)速度信號(hào)進(jìn)行對(duì)比差值，將差值作為反饋信號(hào)進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，從而保證系統(tǒng)及時(shí)感應(yīng)接受電機(jī)的狀態(tài)變化，保證系統(tǒng)獲得良好的同步控制，如圖3。2）偏差耦合控制主要是將相關(guān)的電機(jī)反饋?zhàn)霾睿⑵渥鳛殡姍C(jī)的補(bǔ)償信號(hào)，從而改善其協(xié)調(diào)控制性能，如圖4，5。

圖3? 交叉耦合控制系統(tǒng)示意圖

圖4? 多電機(jī)偏差耦合控制示意圖

圖5? 速度補(bǔ)償示意圖

但是上述系統(tǒng)還是不能很好的解決多電機(jī)動(dòng)態(tài)性能匹配以及跟蹤軌跡非線性等問題。

上述的所有控制系統(tǒng)基本上都是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)通過相應(yīng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)做相應(yīng)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。在實(shí)際的運(yùn)行過程中，產(chǎn)生負(fù)載的因素很多，而且負(fù)載一般都是動(dòng)態(tài)變化的。因此在相應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要充分考慮負(fù)載的變化因素，要采取相應(yīng)的補(bǔ)償措施來保證多電機(jī)的同步性。

三、研究動(dòng)向展望

（一）較高的跟蹤精度。系統(tǒng)能否跟蹤輸入?yún)?shù)信號(hào)并達(dá)到較高的精度是評(píng)判一個(gè)系統(tǒng)同步性的重要標(biāo)準(zhǔn)，某些工業(yè)領(lǐng)域不但要求多電機(jī)能夠同步，還要求系統(tǒng)能夠高精度的跟蹤相關(guān)的輸入信號(hào)參數(shù)。

（二）良好的負(fù)載特性。在一定范圍內(nèi)，隨著系統(tǒng)載荷的增加，系統(tǒng)的同步協(xié)調(diào)性能也不受影響。

（三）較強(qiáng)的抗干擾能力和魯棒性能。在實(shí)際的應(yīng)用過程中系統(tǒng)需要較強(qiáng)的抗干擾能力。同時(shí)隨著外界環(huán)境條件的變化，系統(tǒng)參數(shù)的漂移要能控制在一定的范圍內(nèi)。

（四）較高的穩(wěn)定性、可靠性和靈敏性。系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性是系統(tǒng)能夠正常運(yùn)作的前提。同時(shí)系統(tǒng)還要能夠及時(shí)對(duì)外界輸入信號(hào)做出反應(yīng)，并進(jìn)行相應(yīng)的跟蹤。

結(jié)論：本文針對(duì)多電機(jī)同步協(xié)調(diào)控制技術(shù)進(jìn)行了回顧和總結(jié)，并對(duì)目前多電機(jī)同步系統(tǒng)主要的干擾因素以及實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了闡述，在此基礎(chǔ)上還對(duì)目前關(guān)于多電機(jī)同步協(xié)調(diào)控制研究的熱點(diǎn)和方向進(jìn)行了展望，以期為多電機(jī)同步協(xié)調(diào)控制的研究提供參考。

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