一种多工位协同运动的网络稳定控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于多工位协同运动的网络稳定控制方法及系统，该方法包括：生成控制信号并通过通信网络将控制信号发送给电流驱动器，使得电流驱动器根据控制信号生成驱动信号，并发送驱动信号至多工位协同运动系统，进而使得多工位协同运动系统中的目标电机根据驱动信号运动，其中，通信网络在传输控制信号时具有第一传输延迟；通过通信网络接收传感器发送的侦测信号，传感器用于采集目标电机的位置与速度信息并生成侦测信号，其中，通信网络在传输侦测信号时具有第二传输延迟；根据侦测信号、第一传输延迟、第二传输延迟及预先建立的多工位协同运动系统的动力学方程调整控制信号，进而使得电流驱动器依据调整后的控制信号调整其发出的驱动信号。

A network stability control method and system for multi station cooperative motion

The invention provides a network stability control method and system based on multi position cooperative motion, the method includes: generating control signal and sending control signal to current driver through communication network, making current driver generate drive signal according to control signal, and sending drive signal to multi position cooperative motion system, so as to make the target in multi position cooperative motion system The standard motor moves according to the driving signal, wherein, the communication network has the first transmission delay when transmitting the control signal; receives the detection signal sent by the sensor through the communication network, the sensor is used to collect the position and speed information of the target motor and generate the detection signal, wherein, the communication network has the second transmission delay when transmitting the detection signal; according to the detection signal, the first transmission The dynamic equations of the transmission delay, the second transmission delay and the pre established multi station cooperative motion system adjust the control signals, so that the current driver can adjust the drive signals according to the adjusted control signals.

【技术实现步骤摘要】
一种多工位协同运动的网络稳定控制方法及系统
本专利技术涉及电机控制
，具体的说是一种多工位协同运动的网络稳定控制方法及系统。
技术介绍
当前对于运动系统中常用的直线电机展开的研究很多，有涉及到结构分析、励磁分析、径向振动分析、磁力计算、位置控制、速度控制和协同控制等。而目前将网络化控制系统跟直线运动控制系统现结合，特别是和多电机协同运动控制系统的结合研究鲜有听闻，而网络化控制系统又具有信息共享、远程控制、重量轻、安装简单、成本低、维护小等多种优点，因此将网络化控制系统和实际的多电机协同运动控制系统相结合显得意义重大，网络化控制系统虽拥有诸多的优点，但是由于系统中有网络的介入，在实现对系统的有效控制时也会带来新的问题和挑战，例如，由于多工位协同运动系统受到外部环境的干扰和网络自身的通信约束因素影响，必然会导致系统性能下降甚至不稳定，进而影响多工位协同运动系统的控制精度和稳定性能。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种多工位协同运动的网络稳定控制方法、系统、计算机设备及计算机可读存储介质，能够有效抑制外部环境的干扰和网络自身的通信约束因素对系统的控制精度和稳定性能的影响。第一方面，本专利技术实施例提供了一种多工位协同运动的网络稳定控制方法，所述方法包括：生成控制信号并通过通信网络将所述控制信号发送给电流驱动器，以使得所述电流驱动器根据所述控制信号生成驱动信号，并发送所述驱动信号至所述多工位协同运动系统，进而使得多工位协同运动系统中的至少三个目标电机根据所述驱动信号运动，其中，所述通信网络在传输所述控制信号时具有第一传输延迟；通过通信网络接收所述传感器发送的侦测信号，所述传感器用于采集所述至少三个目标电机的位置与速度信息并生成所述侦测信号，其中，所述通信网络在传输所述侦测信号时具有第二传输延迟；根据所述侦测信号、所述第一传输延迟、所述第二传输延迟及预先建立的多工位协同运动系统的动力学方程调整所述控制信号，进而使得电流驱动器依据调整后的所述控制信号调整其发出的驱动信号；其中，所述多工位协同运动系统的动力学方程为：x(k+1)＝Ax(k)+BKx(k-d(k))+Bww(k)，z(k)＝Cx(k)+DKx(k-d(k))+Dww(k)，k0＝-d2，-d2+1，L，0其中，x(k)表示当前时刻的系统状态矢量，x(k+1)表示下一时刻的系统状态矢量，x(k0)表示系统初始状态矢量，k0表示初始时间，A，B，C，D表示系统状态参数矩阵，Bw，Dw为外部扰动适当维数的实矩阵，K为H∞状态反馈控制增益；d(k)＝dsc(k)+dca(k)，其中，dsc(k)表示第一传输延迟，dca(k)表示第二传输延迟，w(k)表示为外部扰动信号。第二方面，本专利技术实施例提供一种基于多工位协同运动的网络稳定控制系统，包括：包括位置控制器、通信网络、电流驱动器、至少三个目标电机及传感器；所述位置控制器生成控制信号并通过所述通信网络将所述控制信号发送给电流驱动器；所述电流驱动器用于根据所述控制信号生成驱动信号，并发送所述驱动信号至所述多工位协同运动系统，进而使得所述多工位协同运动系统中的至少三个目标电机根据所述驱动信号运动，其中，所述通信网络在传输所述控制信号时具有第一传输延迟；所述传感器用于所述至少三个目标电机的位置与速度信息并生成所述侦测信号，其中，所述通信网络在传输所述侦测信号时具有第二传输延迟；所述位置控制器根据所述侦测信号、所述第一传输延迟、所述第二传输延迟及预先建立的多工位协同运动系统的动力学方程调整所述控制信号，进而使得所述电流驱动器依据调整后的所述控制信号调整其发出的驱动信号；其中，所述多工位协同运动系统的动力学方程为：x(k+1)＝Ax(k)+BKx(k-d(k))+Bww(k)，z(k)＝Cx(k)+DKx(k-d(k))+Dww(k)，k0＝-d2，-d2+1，L，0其中，x(k)表示当前时刻的系统状态矢量，x(k+1)表示下一时刻的系统状态矢量，x(k0)表示系统初始状态矢量，k0表示初始时间，A，B，C，D表示系统状态参数矩阵，Bw，Dw为外部扰动适当维数的实矩阵，K为H∞状态反馈控制增益；d(k)＝dsc(k)+dca(k)，其中，dsc(k)表示第一传输延迟，dca(k)表示第二传输延迟，w(k)表示为外部扰动信号。第三方面，本专利技术实施例提供了一种位置控制器，包括处理器、输入设备、输出设备和存储器，所述处理器、输入设备、输出设备和存储器相互连接，其中，所述存储器用于存储程序，所述程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令，执行上述的方法。第四方面，本专利技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机存储介质存储有程序，所述程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时使所述处理器执行上述的方法。本专利技术通过建立了多工位协同运动的网络稳定控制方法及系统，以外部扰动信号、第一传输时延及第二传输时延作为影响参数确定所述位置控制器输出的控制信号，充分考虑了外部扰动和通信网络对系统稳定性的影响和控制精度的影响，可以高精度的实现多个电机的协同位置跟踪控制。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。构成本专利技术的一部分附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明书用于解释本专利技术，并不构成对不让你专利技术的不当限定。图1是本专利技术实施例提供的多工位协同运动的网络稳定控制方法的流程框图；图2是本专利技术实施例提供的多工位协同运动的网络稳定控制系统的示意性框图；图3是图2所示的多工位协同运动系统的外部结构示意图；图4是图2所示的多工位协同运动系统的网络拓扑结构图；图5至图10是本专利技术实施例所示的多工位协同运动的网络稳定控制系统的实验测试结果示意图；图11为本专利技术实施例提供的一种位置控制器的示意性框图。具体实施方式为了更好的理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术实施例进行详细描述。应当明确，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本专利技术。在本专利技术实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其它含义。应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多工位协同运动的网络稳定控制方法，所述方法应用于位置控制器，其特征在于，所述方法包括：/n生成控制信号并通过通信网络将所述控制信号发送给电流驱动器，以使得所述电流驱动器根据所述控制信号生成驱动信号，并发送所述驱动信号至所述多工位协同运动系统，进而使得多工位协同运动系统中的至少三个目标电机根据所述驱动信号运动，其中，所述通信网络在传输所述控制信号时具有第一传输延迟；/n通过通信网络接收所述传感器发送的侦测信号，其中，所述传感器用于采集所述至少三个目标电机的位置与速度信息并生成所述侦测信号，其中，所述通信网络在传输所述侦测信号时具有第二传输延迟；/n根据所述侦测信号、所述第一传输延迟、所述第二传输延迟及预先建立的多工位协同运动系统的动力学方程调整所述控制信号，进而使得电流驱动器依据调整后的控制信号调整其发出的驱动信号；/n其中，所述多工位协同运动系统的动力学方程为：/nx(k+1)＝Ax(k)+BKx(k-d(k))+B

【技术特征摘要】
1.一种基于多工位协同运动的网络稳定控制方法，所述方法应用于位置控制器，其特征在于，所述方法包括：
生成控制信号并通过通信网络将所述控制信号发送给电流驱动器，以使得所述电流驱动器根据所述控制信号生成驱动信号，并发送所述驱动信号至所述多工位协同运动系统，进而使得多工位协同运动系统中的至少三个目标电机根据所述驱动信号运动，其中，所述通信网络在传输所述控制信号时具有第一传输延迟；
通过通信网络接收所述传感器发送的侦测信号，其中，所述传感器用于采集所述至少三个目标电机的位置与速度信息并生成所述侦测信号，其中，所述通信网络在传输所述侦测信号时具有第二传输延迟；
根据所述侦测信号、所述第一传输延迟、所述第二传输延迟及预先建立的多工位协同运动系统的动力学方程调整所述控制信号，进而使得电流驱动器依据调整后的控制信号调整其发出的驱动信号；
其中，所述多工位协同运动系统的动力学方程为：
x(k+1)＝Ax(k)+BKx(k-d(k))+Bww(k)，
z(k)＝Cx(k)+DKx(k-d(k))+Dww(k)，

k0＝-d2，-d2+1，L，0
其中，x(k)表示当前时刻的系统状态矢量，x(k+1)表示下一时刻的系统状态矢量，x(k0)表示系统初始状态矢量，k0表示初始时间，A，B，C，D表示系统状态参数矩阵，Bw，Dw为外部扰动适当维数的实矩阵，K为H∞状态反馈控制增益；d(k)＝dsc(k)+dca(k)，其中，dsc(k)表示第一传输延迟，dca(k)表示第二传输延迟，w(k)表示为外部扰动信号。


2.如权利要求1所述的多工位协同运动的网络稳定控制方法，其特征在于，所述H∞状态反馈控制增益K的计算过程包括：
构造李雅普诺夫函数，所述李雅普诺夫函数为：
v(k)＝v1(k)+v2(k)+v3(k)+v4(k)
v1(k)＝x(k)TP(d(k))x(k)









根据所述李雅普诺夫函数进行稳定性分析，求解出所述H∞状态反馈控制增益K的值。


3.一种基于多工位协同运动的网络稳定控制系统，其特征在于，包括位置控制器、通信网络、电流驱动器、多工位协同运动系统及传感器，其中，所述多工位协同运动系统包括通过协同网络连接的至少三个目标电机；
所述位置控制器用于生成控制信号并通过所述通信网络将所述控制信号发送给电流驱动器；
所述电流驱动器用于根据所述控制信号生成驱动信号，并发送所述驱动信号至所述多工位协同运动系统，进而使得所述多工位协同运动系统中的至少三个目标电机根据所述驱动信号运动，其中，所述通信网络在传输所述控制信号时具有第一传输延迟；
所述传感器用于所述至少三个目标电机的位置与速度信息并生成所述侦测信号，其中，所述通信网络在传输所述侦测信号时具有第二传输延迟；
所述位置控制器根据所述侦测信号、所述第一传输延迟、所述第二传输延迟及预先建立的多工位协同运动系统的动力学方程调整所述控制信号，进...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱丽，杨小妹，何伦，张博，潘剑飞，徐颖，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44