一 应用于电动汽车的四电机同步联动运行控制策论研究课题背景与意义

随着现代科学技术的飞速发展，多电机的应用越来越广，在军事、民用等场合都提出了对大功率、大惯量、高精度数字伺服系统的需求。例如，现代仿人机器人，大中型雷达系统等。然而，在数字伺服系统中由于机械传动装置中的摩擦死区、齿隙等非线性环节的存在，降低了系统的动态性能和跟踪精度，因此，有必要研究克服这些非线性因素影响的方法。伺服系统的任务就是实现执行机构对位置指令的跟踪，使其具有较高的角速度、角加速度和跟踪精度，使系统能够快速、准确的跟踪并复现给定量的变化。对于伺服系统来说不仅仅有跟踪速度、精度方面的要求，还有功率方面的要求。由于单电机功率甚至是双电机功率难以做到，有必要采取四电机驱动，四电机驱动的优点不仅满足了系统的功率要求，还可以通过采取适当的措施有效的消除传动摩擦、齿隙，从而提高控制精度。于此同时，四电机驱动必须保证四电机速度协调同步，因此必须通过一定的控制方法解决四电机同步联动控制策略的问题。

二 四电机同步联动运行控制策论研究课题的国内外研究现状的介绍以及应用

国内外对多电机同步控制的研究已经开展很多年了。目前，多电机的协调运转常用两种方法：一种是机械式方式；另一种是电方式。电方式的多电机的协调传动控制使用范围基本上不受限制，使用方式十分灵活。在对多电机之间的同步运动要求高的过程控制领域（四电机的同步控制），研究基于电方式的同步控制，具有重要的意义。同步控制应用的主要方式从最初的机械总轴到目前的电子控制方式，现今又推出电子虚拟轴的概念。目前基于总线方式的同步控制有CAN、PROFIBUS总线等[1]。然而，在伺服系统中，传动链齿隙、摩擦死区等非线性因素的存在会对高精度伺服系统的控制性能产生影响，因此引起了学术和工程界广泛的关注，对多电机同步联动电消隙控制方法，齿隙、死区等非线性环节的补偿控制方法，伺服系统的控制策略等方面展开了研究。

(1)基于同一给定电压的并联运行同步控制[2]

见附件 图1. 2.1 基于同一给定电压的并联运行同步控制

这是一种最简单的同步控制方法。各直流调速系统采用同一给定电压，电机之间的速度协调关系由同步系数a决定，其控制原理如图1. 2. 1所示，取a=l即为通常的同步系统。这种方法线路简单，容易实现，且启动时不存在速度滞后问题，跟随性能很好。但由于采用的是开环控制，因此，当某一电机负载发生变化时会引起一定的速度误差。

(2)采用内模控制的多电机同步运行[3]

见附件 图1.2.2 采用内模控制的多电机同步运行系统结构图

图中ACR为电流调节器，UR1为功率放大器，SM1为交流伺服电机，TGI为测速电机，a为电流反馈系数，刀为速度反馈系数。速度环控制器采用内模控制。Gc(s)为内模控制器，G(s)为速度环被控对象的内部模型。r为同步系数，当r=1时，即为通常的同步控制。