具有非線性耦合關係的多電機系統協調控制

《具有非線性耦合關係的多電機系統協調控制》是依託中南大學，由年曉紅擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：具有非線性耦合關係的多電機系統協調控制
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：年曉紅
• 依託單位：中南大學

項目摘要

耦合多電機系統在軍事、航空、交通運輸和工程實踐中有著廣泛的套用。研究耦合多電機系統的穩定性和協調控制對提高系統的工作效率和性能、保證系統的穩定運行有重要的理論意義和現實價值。項目主要研究具有確定耦合關係和不確定耦合關係的兩類多電機系統的協調控制問題；提出將電機的狀態方程、運動方程和電機之間的耦合關係結合起來建立耦合多電機系統的數學模型；研究這兩類耦合多電機系統的穩定和協調鎮定問題，給出穩定和協調鎮定的充分條件；設計既能保證單個電機穩定運行又能保證多個電機協調一致的魯棒協調控制器並對系統的整體性能進行最佳化；重點研究系統在啟動，變速、負載不確定以及參數時變情況下的多電機協調控制問題，同時解決一個逆變器驅動多個電機模式下的多電機系統的協調控制問題；搭建耦合兩電機系統的Simulink仿真模型和實物實驗平台，驗證提出的協調控制策略的有效性。

結題摘要

耦合多電機系統是由多個電機子系統相互耦合形成的彼此互聯的多電機系統，在軍事、航空、交通運輸和工業系統中有著廣泛的套用，研究耦合多電機系統的穩定性和協調控制對提高系統性能、保證系統的穩定運行具有重要的理論意義和現實價值。項目組通過分析實際多電機系統特點，將多電機系統分為具有確定耦合關係的多電機系統和具有不確定耦合關係的多電機系統，並分別建立了具有確定耦合和不確定耦合關係的兩電機系統模型，並基於交叉耦合、區間矩陣等技術提出了新穎的協調控制策略。從實際工業套用的角度出發，以多電機卷繞系統為實際研究對象，分析電機子系統之間的耦合特性，在系統無故障情況下，建立較為精確的耦合關係動力學模型；其次，將控制量分為穩態控制輸入和控制補償，基於此提出了穩態控制輸入和各驅動輥參考速度的計算方法，得到系統的誤差動力學模型；然後，將誤差模型中的不確定參數、張力和速度的參考值等看作區間變數，基於區間矩陣技術分別研究了適用於一般多電機卷繞系統的集中式控制策略和適用於大型多電機卷繞系統的分散和分散協調控制策略。在系統故障情況下，提出了不同的故障估計算法，並基於估計的故障信息分別研究了集中式故障容錯控制策略和分散式容錯控制策略，使得多電機卷繞系統在故障情況下依然能夠保持期望張力和速度協調運行。搭建了實驗室規模的三電機卷繞系統實驗平台，將經過仿真驗證有效的算法在該平台上進行實驗，並將仿真結果和平台實驗結果進行對比分析，並對相應控制策略進行改進和改善。