發(fā)布時(shí)間：2020-04-28 01:47

【摘要】：由于多電機(jī)系統(tǒng)在工程領(lǐng)域的大量應(yīng)用,其速度同步問(wèn)題得到了廣泛關(guān)注。目前,多電機(jī)同步系統(tǒng)主要應(yīng)用于機(jī)器制造、紡織印刷及膠板印刷等領(lǐng)域。多數(shù)情況下,多電機(jī)的同步穩(wěn)定性主要在于速度的同步及保持。為達(dá)到速度的同步,有必要對(duì)多電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的采樣。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下采樣信號(hào)(電機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速及其期望的轉(zhuǎn)速)需要通過(guò)通信鏈路進(jìn)行傳輸。由于通信網(wǎng)絡(luò)的引入,會(huì)帶來(lái)信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)延,擁塞,異步等問(wèn)題,進(jìn)而對(duì)實(shí)現(xiàn)多電機(jī)網(wǎng)絡(luò)化同步的目標(biāo)帶來(lái)挑戰(zhàn)。多自主體系統(tǒng)是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)信息交互協(xié)同完成共同任務(wù)的多個(gè)子系統(tǒng)的集合,其目標(biāo)是通過(guò)多個(gè)子系統(tǒng)之間相互交互可以完成協(xié)同控制的任務(wù)。同時(shí),每個(gè)自主體可以是任何具有特定動(dòng)態(tài)行為的個(gè)體系統(tǒng),如無(wú)人機(jī)、傳感器、飛行器及衛(wèi)星等。本文的多自主體則是由電機(jī)及其速度控制機(jī)制構(gòu)成。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)化多電機(jī)系統(tǒng)的速度同步問(wèn)題,本文首先建立了網(wǎng)絡(luò)化多電機(jī)系統(tǒng)的自主體模型,然后從狀態(tài)反饋控制、基于LQR的狀態(tài)反饋控制、基于事件觸發(fā)的狀態(tài)反饋與自適應(yīng)控制等角度,設(shè)計(jì)了相應(yīng)的多自主體的一致性協(xié)議,達(dá)到網(wǎng)絡(luò)化多電機(jī)系統(tǒng)的速度同步目標(biāo)。主要研究?jī)?nèi)容為:(一)針對(duì)具有斬波控制機(jī)制的DC電機(jī),提出了基于狀態(tài)反饋的多智能體領(lǐng)導(dǎo)-跟隨協(xié)議。首先,對(duì)于第i個(gè)智能體通過(guò)變量變換的方法對(duì)DC電機(jī)模型進(jìn)行線性化,并利用斬波電路特征,將由線性化子系統(tǒng)構(gòu)成的多自智能體系統(tǒng)等效為切換系統(tǒng),然后通過(guò)設(shè)計(jì)公共Lyapunov函數(shù)的方法,對(duì)網(wǎng)絡(luò)化多電機(jī)進(jìn)行了一致性分析及一致性協(xié)議設(shè)計(jì)。(二)基于(一)中系統(tǒng),提出了一種新的基于LQR調(diào)節(jié)器的多智能體一致性協(xié)議。首先給出一個(gè)基于速度同步參數(shù)的最優(yōu)性能代價(jià)函數(shù),然后結(jié)合公共Lyapunov函數(shù)穩(wěn)定性分析方法,設(shè)計(jì)了相應(yīng)多智能體一致性協(xié)議。與傳統(tǒng)分析方法相比,本文提出的方法,只需通過(guò)判斷LQR代價(jià)函數(shù)是否衰減,來(lái)判斷系統(tǒng)是否達(dá)到了同步。(三)針對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信帶寬受限問(wèn)題,對(duì)具有非可逆buck升壓斬波電路的多DC電機(jī),提出基于事件觸發(fā)的多智能體領(lǐng)導(dǎo)-跟隨一致性協(xié)議。事件觸發(fā)條件設(shè)計(jì)中將速度同步誤差作為觸發(fā)依據(jù),并通過(guò)Lyapunov函數(shù)方法保證該切換系統(tǒng)的穩(wěn)定性。與傳統(tǒng)時(shí)間觸發(fā)方法相比,本文方法減少了資源占用率,提高了能量使用效率。(四)針對(duì)多電機(jī)系統(tǒng),提出了具有混雜自適應(yīng)特征的多智能體一致性協(xié)議設(shè)計(jì)方法。該方法由模型參考極點(diǎn)配置和跟蹤控制(RST-MRAC),與帶有模型參考變結(jié)構(gòu)自適應(yīng)控制(VS-MRAC)組成。將該混合一致性協(xié)議方法分別應(yīng)用到感應(yīng)電機(jī)、無(wú)刷直流電機(jī)和有刷直流電機(jī)刷電機(jī)同步中,驗(yàn)證了方法的有效性。與傳統(tǒng)方法相比,在達(dá)到速度同步目標(biāo)前提下,本文提出的基于多智能體一致性協(xié)議的多電機(jī)系統(tǒng)控制機(jī)制具有一定的魯棒性和靈活性。本文的研究也擴(kuò)展了多智能體一致性控制在不同場(chǎng)景,不同工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。將來(lái)可進(jìn)一步研究考慮無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中傳感結(jié)點(diǎn)到匯聚結(jié)點(diǎn)等傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的時(shí)延、丟包和外部擾動(dòng)等問(wèn)題。
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM301.2
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本文編號(hào)：2642909