多电机伺服系统协同预测控制方法及不确定性扰动抑制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51907142
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0703.电机及其系统
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The performance of the cooperative control method is critical to the machining accuracy and response speed of multi-motor servo systems. As a control strategy that could easily deal with multivariable and complex constraints, model predictive control is suitable for building the high-performance cooperative control methods, but there are still many technical gaps to be studied. This project conducts the research about key issues of multi-motor cooperative predictive control method under uncertain disturbance environment. Firstly, the frequency domain accurate modeling method for the disturbances of the multi-motor systems is studied, then the harmonic current generation mechanism in the system is revealed. Secondly, targeting the goal of unified modeling and unified optimization, this project studies the optimization methods of the predictive models and optimization methods, in order to integrate the traditional multi-level closed loop into one control loop. On this basis, this project proposes the "integrated" cooperative predictive control architecture with disturbance suppression capability, which could make sure the efficient interaction between the control information of each motor and realizes the high precision and high dynamic performance operation of the system. Finally, this project compares the variation of control precision and speed in the different cooperative predictive control architectures under various operating conditions, and the stability and robustness of cooperative predictive control method is studied. Furthermore, the cooperative control theory and technical based on model predictive control of the multi-motor system is achieved. The efficient and stable cooperative predictive control method could improve the overall performance and reliability of multi-motor servo systems, and the development of the model predictive control theory in the field of multi-motor control will be promoted.
协同控制方法的性能对多电机伺服系统加工精度和响应速度至关重要。模型预测控制作为一种易于处理多变量、复杂约束问题的控制策略,特别适合构建高性能协同控制方法,但尚有许多问题有待解决。本项目针对不确定扰动下的多电机协同预测控制关键问题进行研究,首先研究多电机系统扰动频域精确建模方法,揭示扰动作用下系统谐波电流的产生机理;然后以统一建模、统一寻优为目标,研究预测模型和寻优方式的优化途径,将传统多级闭环结构整合为一个控制环,提出具备扰动抑制能力的“整合型”多电机协同预测控制架构,保证各电机间的高效信息交互,实现系统高精度、高动态性能运行与控制;最后对比研究不同协同预测控制架构在复杂工况下控制精度、速度等指标的变化情况,分析采用协同预测控制方法的系统稳健性,形成基于模型预测控制的多电机协同控制理论与技术体系。项目的实施将提高多电机伺服系统运行品质,推动模型预测控制理论在多电机控制领域的发展和应用。

结项摘要

在高档数控机床、大型精密转台等国家重大制造设备中,仅含有单台电机的变流系统已经不能适应制造设备对性能和产品质量不断提升的需求,需要采用由多台电机组成的伺服系统进行协同驱动,以达到高精度的生产要求。协同控制方法的性能对多电机伺服系统加工精度和响应速度至关重要。模型预测控制作为一种易于处理多变量、复杂约束问题的控制策略,特别适合构建高性能协同控制方法。本项目针对不确定扰动下的多电机协同预测控制关键问题进行研究,首先研究了多电机系统扰动频域精确建模方法,揭示了扰动作用下系统谐波电流的产生机理;然后以统一建模、统一寻优为目标,研究预测模型和寻优方式的优化途径,将传统多级闭环结构整合为一个控制环,提出具备扰动抑制能力的“整合型”多电机协同预测控制架构,分别设计了具备高效信息交互的力矩/速度/位置多电机协同控制方案,并提出了多电机显式模型预测控制实现方案,所有策略均结合仿真和实验结果进行了详细分析,结果证明了所设计算法的有效性和可行性。最后对比研究了不同协同预测控制架构在复杂工况下控制精度、速度等指标的变化情况,分析了采用协同预测控制方法的系统稳健性,形成基于模型预测控制的多电机协同控制理论与技术体系。项目相关研究成果有助于提高多电机伺服系统对复杂运动轨迹的跟踪能力,推动了模型预测控制理论在伺服控制领域的应用。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
五桥臂双永磁同步电机系统双矢量模型预测电流控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    电机与控制应用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王亮;耿强;周湛清
  • 通讯作者:
    周湛清
双永磁电机系统抗扰动转速同步控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国电机工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    耿强;李亮;周湛清;王志强;史婷娜;夏长亮
  • 通讯作者:
    夏长亮
Predictive control with optimal vector sequence for permanent magnet synchronous motors
永磁同步电机最优矢量序列的预测控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Power Electronics
  • 影响因子:
    1.4
  • 作者:
    Chen Li;Tingna Shi;Yan Yan;Zhanqing Zhou;Changliang Xia
  • 通讯作者:
    Changliang Xia
三电平牵引变流器改进同步空间矢量调制策略
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    电工技术学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张国政;陈炜;谷鑫;李新旻;周湛清
  • 通讯作者:
    周湛清
永磁同步电机低计算复杂度离散开关占空比预测转矩控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国电机工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李晨;谷鑫;周湛清;李新旻;史婷娜;夏长亮
  • 通讯作者:
    夏长亮

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其他文献

三电平牵引变流器改进同步空间矢量调制策略
  • DOI:
    10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.190966
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    电工技术学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张国政;陈炜;谷鑫;李新旻;周湛清
  • 通讯作者:
    周湛清
改进型偏差耦合多电机转速同步控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    电工技术学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    耿强;王少炜;周湛清;史婷娜;夏长亮
  • 通讯作者:
    夏长亮
永磁同步电机改进型三矢量模型预测转矩控制
  • DOI:
    10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.L80347
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    电工技术学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈炜;曾思坷;张国政;周湛清
  • 通讯作者:
    周湛清
双永磁电机系统抗扰动转速同步控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国电机工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    耿强;李亮;周湛清;王志强;史婷娜;夏长亮
  • 通讯作者:
    夏长亮
永磁同步电机改进型三矢量模型预测转矩控制
  • DOI:
    10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.L80347
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    电工技术学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    陈炜;曾思坷;张国政;周湛清
  • 通讯作者:
    周湛清

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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