多电机驱动伺服系统跟踪与同步控制研究
伺服控制系统课程论文
伺服控制系统课程作业现代伺服系统综述指导教师：学生：学号：专业：班级：完成日期：摘要在自动控制系统中，把输出量能够以一定准确度跟随输入量的变化而变化的系统称为伺服系统。
伺服系统也叫位置随动系统，以精确运动控制和力能输出为目的，综合运用机电能量变换与驱动控制技术、检测技术、自动控制技术、计算机控制技术等，实现精确驱动与系统控制。
伺服系统主要包括电机和驱动器两部分，广泛用于航空、航天、国防及工业自动化等自动控制领域。
伺服系统按其驱动元件划分有步进式伺服系统、直流电动机伺服系统和交流电动机伺服系统。
随着微处理器技术、大功率高性能半导体功率器件技术、电机永磁材料制造工艺的发展及电力电子、控制理论的应用，交流电动机伺服系统近年来获得了迅速发展，广泛用于工业生产的各个领域，如数控机床的进给驱动和工业机器人的伺服驱动等。
因此，在相当大的范围内，交流电动机伺服系统取代了步进电动机与直流电动机伺服系统，时至目前，具备了宽调速范围、高稳速精度、快速动态响应及四象限运行等良好的技术性能，其动、静态特性已完全可与直流伺服系统相媲美，已成为伺服系统的主流。
关键词：伺服系统自动控制驱动元件1 伺服系统的发展阶段伺服系统的发展与它的驱动元件——伺服电动机的不同发展阶段相联系，并结合老师在第一章所讲的伺服系统分类的知识，伺服电动机至今经历了三个主要的发展阶段。
（1）第一个发展阶段（20世纪60年代以前）：步进电动机开环伺服系统；伺服系统的驱动电机为步进电动机或功率步进电动机，位置控制为开环系统。
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构，两相混合式步进电机步距角一般为3.6°、1.8°，五相混合式步进电机步距角一般为0.72°、0.36°；步进电机存在一些缺点：在低速时易出现低频振动现象；一般不具有过载能力；步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转现象，停止时转速过高易出现过冲现象。
伺服技术
伺服系统伺服系统，servomechanism，是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。
伺服的主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制的非常灵活方便。
[编辑本段]基本概念伺服系统是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。
又称随动系统。
在很多情况下，伺服系统专指被控制量（系统的输出量）是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统，其作用是使输出的机械位移（或转角）准确地跟踪输入的位移（或转角）。
伺服系统的结构组成和其他形式的反馈控制系统没有原则上的区别。
伺服系统最初用于船舶的自动驾驶、火炮控制和指挥仪中，后来逐渐推广到很多领域，特别是自动车床、天线位置控制、导弹和飞船的制导等。
采用伺服系统主要是为了达到下面几个目的：①以小功率指令信号去控制大功率负载。
火炮控制和船舵控制就是典型的例子。
②在没有机械连接的情况下，由输入轴控制位于远处的输出轴，实现远距同步传动。
③使输出机械位移精确地跟踪电信号，如记录和指示仪表等。
衡量伺服系统性能的主要指标有频带宽度和精度。
频带宽度简称带宽，由系统频率响应特性来规定，反映伺服系统的跟踪的快速性。
带宽越大，快速性越好。
伺服系统的带宽主要受控制对象和执行机构的惯性的限制。
惯性越大，带宽越窄。
一般伺服系统的带宽小于15赫，大型设备伺服系统的带宽则在1～2赫以下。
自20世纪70年代以来，由于发展了力矩电机及高灵敏度测速机，使伺服系统实现了直接驱动，革除或减小了齿隙和弹性变形等非线性因素，使带宽达到50赫，并成功应用在远程导弹、人造卫星、精密指挥仪等场所。
伺服系统的精度主要决定于所用的测量元件的精度。
因此，在伺服系统中必须采用高精度的测量元件，如精密电位器、自整角机、旋转变压器、光电编码器、光栅、磁栅和球栅等。
此外，也可采取附加措施来提高系统的精度，例如将测量元件（如自整角机）的测量轴通过减速器与转轴相连，使转轴的转角得到放大，来提高相对测量精度。
光电跟踪仪伺服控制系统原理及发展现状
光电跟踪仪伺服控制系统原理及发展现状2012年 6 月目录摘要 (1)第1章引言 (2)第2章光电跟踪仪伺服控制系统的基本原理 (3)2.1计算机控制单元 (3)2.2环路控制单元 (3)第3章光电跟踪仪伺服控制系统的关键技术 (5)3.1瞄准线稳定技术 (5)3.2复合控制技术 (5)3.3等效复合控制与预测滤波技术 (6)3.4共轴跟踪技术 (6)3.5复合轴控制技术 (7)3.6其它高精度控制技术 (8)第4章光电跟踪仪伺服控制系统的国内外发展现状及趋势 (9)4.1国内外发展现状 (9)4.2发展趋势 (9)摘要光电跟踪仪中的伺服控制系统是光电跟踪设备的重要组成部分，其跟踪精度是衡量光电跟踪设备的主要指标，实现高精度跟踪控制，成为许多高精度光电跟踪设备必须解决的难题之一。
因此要获得高精度的光电跟踪仪，必须深入了解其伺服控制系统。
本文从光电跟踪仪伺服控制系统的基本原理、关键技术及其国内外发展现状与发展趋势三方面对其进行了介绍，为伺服控制系统的设计及研究提供了参考。
关键词：光电跟踪，伺服控制系统，跟踪精度第1章引言光电跟踪伺服控制系统是一个包括光电探测、信号处理、控制系统及精密机械等几部分组成的复杂设备。
它的主要功能是根据光电传感器送来的目标位置偏差信号的大小及方向控制伺服电机驱动跟踪轴，减小偏差，实现对目标的光电闭环自动跟踪，其具有实时性、精度高的特点，在靶场测量、武器控制、航空等各种军用与民用领域有着广泛的应用。
随着现代技术的发展、目标机动性能的增强，对光电跟踪仪的伺服控制系统要求越来越高，要求其响应更快、稳定和跟踪精度更高。
某些系统甚至要求跟踪精度达到1μrad。
多年来，国内外的科技工作者在提高光电跟踪仪伺服控制系统跟踪精度方面进行了深入的伺服控制策略方面的研究。
为此，深入了解光电跟踪仪伺服控制系统的工作原理、关键技术的应用与研究及国内外发展现状，对于探讨进一步提高其性能指标的方法具有重要的意义。
伺服系统报告
一、相关概念伺服系统（servomechanism）又称随动系统，是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。
伺服系统使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。
它的主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制非常灵活方便。
在机器人中，伺服驱动器控制电机的运转。
驱动器采用速度环，位置环，电流环三环闭环电路，内部还设有错误检出和保护电路。
驱动器通过通信连接器，控制连接器，编码连接器跟外部输入信号和输出信号相连。
通信连接器主要用于跟电脑或控制器通信。
控制连接器用于跟伺服控制器联接，驱动器所需的输入信号、输出信号、控制信号和一些方式选择信号都通过该控制连接器传输，它是驱动器最为关键的连接器。
编码连接器跟电机编码器连接，用于接收编码器闭环反馈信号，即速度反馈和换向信号。
伺服电机主要用于驱动机器人的关节。
关节越多，机器人的柔性和精准度越高，所需要使用的伺服电机的数量就越多。
机器人对伺服电机的要求非常高，必须满足快速响应、高起动转矩、动转矩惯量比大、调速范围宽，要适应机器人的形体做到体积小、重量轻，还必须经受频繁的正反向和加减速运行等苛刻的条件，做到高可靠性和稳定性。
伺服电机分为直流、交流和步进，工业机器人用的较多的是交流。
机器人用伺服电机二、伺服系统的技术现状2.1视觉伺服系统随着机器人技术的迅猛发展,机器人承担的任务更加复杂多样,传统的检测手段往往面临着检测范围的局限性和检测手段的单一性.视觉伺服控制利用视觉信息作为反馈，对环境进行非接触式的测量,具有更大的信息量，提高了机器人系统的灵活性和精确性,在机器人控制中具有不可替代的作用。
视觉系统由图像获取和视觉处理两部分组成,图像的获取是利用相机模型将三维空间投影到二维图像空间的过程,而视觉处理则是利用获取的图像信息得到视觉反馈的过程。
基本的相机模型主要包括针孔模型和球面投影模型,统一化模型是对球面模型的推广,将各种相机的图像映射到归一化的球面上。
伺服系统
伺服系统2.1 什么是控制系统通过执行规定的功能来实现某一给定目标的一些相互关联单元的组合，称为控制系统。
如室内温度、湿度控制，电机的转速控制，工业上的液位控制、压力控制等手动控制（Manual Control）自动控制（Automatic Control)2.2 什么是自动控制系统自动控制是在没有人的直接干预下，利用物理装置对生产设备和工艺过程进行合理的控制，使被控制的物理量按照预定的规律变化的过程。
通过控制装置执行规定的功能来实现某一给定目标的一些相互关联单元的组合，称为自动控制系统。
2.3 自动控制系统的常用术语在自动控制系统中，被控制的设备或过程称为被控对象（或对象）；被控制的物理量称为被控量（或输出量）；决定被控量的物理量称为控制量或给定量；妨碍控制量对被控量进行正常控制的所有因素称为扰动量。
给定量和扰动量都是自动控制系统的输入量。
扰动量按其来源分内部扰动和外部扰动。
2.4 自动控制系统的两种外作用1、有效输入信号（简称输入信号）输入信号决定系统被控量的变化规律或代表期望值，并作用于系统的输入端。
2、有害干扰信号（简称干扰信号）干扰信号是系统所不希望而又不可避免的外作用信号，它不但可以作用于系统的任何部位，而且可能不止一个。
由于它会影响输入信号对系统被控量的有效控制，严重时必须加以抑制或补偿。
3.1 开环控制和闭环控制以恒温箱为例以书上晶闸管调速系统为例3.1 开环控制和闭环控制开环控制系统（Open-loop Control System)是指系统的输出端和输入端不存在反馈关系，系统的输出量对控制作用不发生影响的系统。
这种系统既不需要对输出量进行测量，也不需要将输出量反馈到输入端与输入量进行比较，控制装置与被控对象之间只有顺向作用，没有反向联系。
闭环控制系统（Close-loop Control System)系统的控制装置和被控对象不仅有顺向作用，而且输出端和输入端之间存在反馈关系，所以称为闭环控制系统，闭环控制系统就是反馈控制系统。
电液伺服系统的同步控制研究
题描 述 ： 一个箱形 梁， 量 ９ ０ｔ长 ３ 宽 １ ． ｍ， 质 ０ ， ２ｍ， ３ ４ 高３ｍ， 需要 用 载重 卡 车 将 其 从 Ａ 地 点运 输 至 Ｂ地 点， 输过 程 中箱 形梁 采用 ４个 油 缸支 撑 ， 油缸 运 ４个 固定在 载重 卡车 上 ， 运输 中 由液 压 系统 保持 箱 形 在
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第 ２ 卷 第 ６期 ８
２０ ０７年 ６月
兵
工
学
报
Ｖｏ ． ８ １２ ＮＯ ６ ．
Ａ ＣＴＡ ＡＲＭ ＡＭ ＥＮＴＡＲ Ｉ Ｉ
Ｊ ｎ． ２ ０ ｕ ０７
电液 伺 服 系统 的 同步 控制 研 究
李长春，孟亚 东，刘晓东，周欣
ａ ｂ ｘ ｇｒ ｅ ｆ ０ ｏ ｓ ｏ ｉ ｒｏ ０ ｔ ｎ ．Ｐｏ ｉｉｎ ｓ ｎ ｈ ｏ ｉａ ｉｎ ｃ ｎ ｒ ｌ ｔ ｏ ｏ ｉ ｅ ｔ ｏ ｃ ｒ ｃｎ ｏ ｔｏ ｄ ９ ｓｔ ｙ ｃ ｒ ｎ ｚ ｔ ｏ ｔｏ ｏ ｏ ｍｅ ｈ ｄ ｃ ｍｂ ｎ ｄ ｗｉ ｆ ｒ ｅ ｔａ ｉ ｇ ｃ ｎ ｒ ｌ ｈ ａｇ ｒ ｈ ｗａ ｕ ｏ ｗａ ｄ ｔ ｅ ｐ ｔ ｅ ｇ ｒ ｅ ｏ ｉｏ ｔ ｌ ｎ ｕ ｐ ｒ ｅ ｙ ４ ｃ ｌ ｄ ｒ ｖ ｒ ｇ ｌ ．Ｔｈ ｌ ｏ ｉ ｍ ｓｐ ｔ ｒ ｒ ｏ ｋ ｅ ｈ ｉｄ ｒ ｈ ｒｚ ｎ ａ ｄ ｓ ｐ ｏ ｔ ｄ ｂ ｙ ｉ ｅ ｓａ ｅ ａ ｅｙ ｔ ｆ ａ ｎ ｅ
出现在起重 机和 轧钢 设备 的大 型 液 压系 统 上 ， 这 在 些场 合 ， 负载 条件 下 的 多个 线 性 油缸 执 行 机 构 的 带 同步性 能十分重 要 。本 文针 对某 大型航天 装备 运输
过程 中 的同步控 制 问题 开 展 研 究， 输 过 程 中 不仅 运 要求保 持装备 的 水平 ， 而且 要 求 。为此 ， 将该 装备 描述 成试验 中的箱型梁 ， 并 由 ４个 伺服油 缸 支撑 ， 合 采 用 位置 同步 控制 与 力 综 跟踪控 制方法 实现 同步控 制 。
电液伺服系统同步控制研究
两个 系 统共用 一 个 液压 泵 站 ， 站 采 用 恒压 变 量 泵
随着 液压技 术在 工 程 领 域 中 的应 用 １ 扩 大 ， ３益 大 型设 备负 载能力 增加 或 因布局 的关 系需要 多个 执行元 件 同时驱 动一个 工作 部 件 ， 因此 同 步控 制 就 显 得越 来 越重要 了。但 由于每 一个 液压 系 统 的 泄 漏 、 控制 元 件 间 的性 能差异 、 执行元 件 间负载 的差 异 、 各 系统各 组成 部分 的制造误 差等 因素 的影 响 … ， 造 成 多执 行 机 构 将 的同步误 差 ， 果不 有 效 地加 以控 制 并 克 服这 种 同步 如 误差 ， 系统将不 能正 常工 作 。 本文 以北京 市科 委 支 持 项 目为背 景 ， 以北 京 交 通 大学 液压伺 服控 制实验 室 夹持 同步控 制试 验平 台 的阀 控非 对称液 压缸 为研 究 对 象 ， 夹持 同步 控 制 进 行试 对
（ 聊城大学 汽车与交通工程学院 ，山东 聊城
２ ２０ ） ５０ ０
摘
要 ： 文 以电液伺服 系统 的 常用执行 机 构 阀控 非对 称缸 为研 究对 象 ， 同步对顶伺 服 系统进 行分析 该 对
和 试验研 究 ， 建立 同步控 制 系统位 置扰动 型 力 学模 型 ， 出位 置 闭环 一力跟 随控 制 策略 ， 过 试验 实现 亍对 提 通
图 １ 同步控制实验平台系统结构图
从事 自动控制 与液压控 制方 面的科研 和教学工作。
２
液压 与气动
２１ ０ ０年第 ６期
假设 以右边 的施 力 系 统 为 研究 对 象 ， 边 的位 置 左 系 统为受 力对象 。得 到施力 机构 的力 方程
全数字交流伺服系统及其控制策略综述
全数字交流伺服系统及其控制策略综述引言永磁交流伺服技术是研制开发各种先进的机电一体化设备，如工业机器人、数控机床、加工中心等的关键性技术，目前高性能数控机床和工业机器人所采用的电机伺服系统仍然主要依靠进口，这种现状限制了我国高科技产业的发展。
因此，通过借鉴国外研究工作的先进经验，从高起点出发，尽早研制出具有当今国际水平的高性能、实用化的交流伺服系统，对于促进我国航空、航天、国防及工业自动化等领域的发展，跟踪和赶上世界先进水平均有重要意义。
随着电力电子学、微电子学、传感技术、永磁技术和控制理论的惊人发展，尤其是先进控制策略的成功应用，交流伺服系统的研究和应用，自上世纪80年代末以来的短短二十几年间，取得了举世瞩目的发展，已具备了宽调速范围、高稳速精度、快速动态响应及四象限运行等良好的技术性能，其动、静态特性已完全可与直流伺服系统相媲美，多年来的“交流伺服取代直流伺服”这一愿望正逐渐变为现实。
可以预见，交流伺服系统的研究将继续成为电气传动领域的一个研究热点，并将带动相关产业的迅猛发展，因此有必要对交流伺服系统及其先进控制策略的发展有一个全面了解。
本文正是基于此目的，对交流伺服系统及其控制策略进行了较为全面的综述和比较，力图反映其在近些年的最新研究进展。
伺服系统发展阶段伺服系统的发展紧密地与伺服电动机的不同发展阶段相联系，伺服电动机至今已有五十多年的发展历史，经历了三个主要发展阶段：第一发展阶段（20世纪60年代以前），此阶段是以步进电动机驱动的液压伺服马达或以功率步进电机直接驱动为中心的时代，伺服系统的位置控制为开环系统。
第二个发展阶段（20世纪60－70年代），这一阶段是直流伺服电动机的诞生和全盛发展的时代，由于直流电动机具有优良的调速性能，很多高性能驱动装置采用了直流电动机，伺服系统的位置控制也由开环系统发展成为闭环系统。
第三个发展阶段（20世纪80年代至今），这一阶段是以机电一体化时代作为背景的，由于伺服电动机结构及其永磁材料、控制技术的突破性进展，出现了无刷直流伺服电动机（方波驱动），交流伺服电动机（正弦波驱动）等种种新型电动机。
两台电机驱动同一负载变频控制技术的研究
两台电机驱动同一负载变频控制技术的研究收藏此信息打印该信息添加：刘宏鑫王玉雷张科孟来源：未知1 引言在起重、冶金，玻璃生产等场合.由于可靠性要求、机械负载平衡性要求或者速度同步性的要求，需要两台同功率电机驱动同1个机械负载。
驱动两台电机的变频器可以由1台变频器来驱动，也可以分别由两台变频器来驱动。
这种场合往往对速度精度、转矩动态响应、负荷自动分配等有比较严格的要求，一般v/f控制的变频器又难以满足要求，如何采用矢量控制变频器来实现1台变频器拖动2台电机或者2台变频器分别拖动2台电机来实现高精度、大转矩调速是本文探讨的重点问题。
2 单台v/f控制变频器拖动二台电机的原理v/f控制变频器的控制算法一般与电机参数无关，因此可以直接实现1台变频器拖动2台电机，如图1所示。
在这种应用情况下，需要变频器容量为电机功率两倍的基础上再放大一档使用，并且为了防止电机过载烧坏，需要每台电机与变频器之间添加热继电器，如图1中的th1、th2，而且需要将热继电器的常闭触点串联到变频器外部故障输入端子，进行保护处理。
需要特别注意个别变频器具有自动转矩补偿功能与电机某些参数有关，采用电机并联运行时，容易引起电流的振荡，需要将该功能关闭。
图1 1台v/f控制变频器拖动2台电机的原理3 一台矢量控制变频器拖动二台电机的原理(1) 适用场合矢量控制变频器实现一拖二的基本条件是2台电机参数完全相同或者接近。
可应用于起重机械、冶金钢包、轨道车前后轮控制等需要一拖二的场合。
(2) 异步电机稳态等值电路异步电机稳态等值电路如图2所示，图中的r1、l1、r2、l2、lm、i0、s分别代表定子电阻、定子电感、转子电阻、转子电感、互感、空载激磁电流和转差率。
(3) 矢量控制变频器实现一拖二的原理图2 异步电机稳态等值电路在2台相同电机并联运行的时候，在稳态时，根据图2，可以看出并联后电机等效参r1、l 1、r2、l2、lm数均为单个电机参数的1/2，而空载激磁电流i0为单个电机的2倍。
双永磁电机系统转速同步控制
双永磁电机系统转速同步控制夏长亮;李莉;谷鑫;史婷娜【摘要】针对双永磁同步电机系统中,由于负载扰动造成双电机转速不同步而极易引发差速振荡的问题,该文结合交叉耦合控制结构和滑模控制算法,提出一种基于积分型滑模速度控制器的转速同步控制策略,使用指数趋近律以及饱和函数抑制滑模固有的抖振现象.此外,设计了转速同步控制器对两电机的电流环进行补偿,通过选择合适的耦合同步系数,使两电机速度尽快达到同步.实验结果验证了在所提出的控制策略下,双永磁同步电机系统的鲁棒性、转速跟踪性能以及同步性能均得到提升.%In dual permanent magnet synchronous motor (dual-PMSM) system,the speed synchronization of the motors can always be deteriorated by load torque disturbance.This can easily lead to differential oscillation problem.This paper combined cross-coupling structure with sliding mode control algorithm,proposed a speed synchronization control strategy based on integral type sliding mode variable structure speed controller,by using exponential reaching law and saturation function to alleviate the effect of inherent chatting of sliding mode control.In addition,a speed synchronization controller is designed to compensate the reference current of two motors,the speed of two motors can achieve synchronization as soon as possible by setting appropriate coupling synchronous coefficient.Experimental results verified that the proposed control strategy enhances the robustness,the speed tracking and synchronization performance of dual-PMSM system.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2017(032)023【总页数】8页(P1-8)【关键词】永磁同步电机;转速同步;交叉耦合控制;滑模控制【作者】夏长亮;李莉;谷鑫;史婷娜【作者单位】天津市电机系统先进设计与智能控制技术工程中心天津工业大学天津 300387;天津市电机系统先进设计与智能控制技术工程中心天津工业大学天津300387;天津市电机系统先进设计与智能控制技术工程中心天津工业大学天津300387;天津大学电气自动化与信息工程学院天津 300072【正文语种】中文【中图分类】TM315在大型数控转台、雷达天线、龙门起重机等众多大功率负载场合，为减小电机体积、降低成本，同时满足输出功率的需求，常采用双电机或多电机共同驱动负载的方式，而多台电机间转速同步性能的好坏将直接影系统的可靠性和控制精度[1-3]。
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多电机驱动伺服系统跟踪与同步控制研究
随着对大功率驱动需求的不断增加,多电机驱动伺服系统受到越来越多的关
注,且广泛应用于工业、军事等领域。然而,由于多电机联动和传动环节等因素的
存在,造成负载跟踪与电机同步的耦合、摩擦非线性以及齿隙非线性等问题,从而
影响系统的性能和控制精度。因此,含未知非线性的多电机驱动伺服系统跟踪与
同步控制的研究具有重要意义。本文针对含未知状态、摩擦非线性、齿隙非线性、
输入饱和的多电机伺服系统,结合神经网络观测器、自适应鲁棒控制、切换控制、
级联控制等策略,研究在不同条件下多电机伺服系统负载跟踪与电机同步的控制
问题。
主要内容概括如下:（1）针对含未知状态的双电机驱动伺服系统,提出一种
基于变增益神经网络观测器的自适应控制算法,实现负载位置跟踪和电机速度同
步。考虑到外界噪声对观测器的影响,提出变增益神经网络观测器用于在线估计
伺服系统的状态和未知非线性,该观测器具有较快的收敛速度和较小的稳态误差,
而且能够有效地抑制外部扰动对观测精度的影响。在状态估计的基础上,分别设
计自适应递归快速终端滑模策略和交叉耦合同步策略实现负载精确跟踪与电机
快速同步。此外,提出一种非线性同步系数描述电机速度同步的程度,并将其应用
于同步控制器的设计中,从而减少跟踪与同步控制间的耦合作用。
仿真结果验证了所提方法的有效性。（2）针对含未知非线性的四电机驱动伺
服系统,提出一种基于最小学习参数的动态增益自适应鲁棒控制器解决负载位置
跟踪与电机速度同步的耦合问题。基于时变增益K滤波器,设计L2
增益观测器估计未知状态,该策略能够增强观测器对外界扰动的鲁棒性。然后,
设计自适应鲁棒控制器实现系统的跟踪与同步,该控制器由跟踪部分和同步部分
组成。
在跟踪控制部分,提出基于最优时间控制策略的积分滑模控制器实现小超调
且短调节时间的跟踪控制。此外,该控制器能够消除传统滑模的奇异性且保证初
始误差位于滑模面,从而提高算法的收敛速率。在同步控制部分,提出了含动态增
益的自适应交叉耦合同步策略,保证了电机同步的同时减小了同步控制对跟踪的
耦合作用。为了实现摩擦等非线性的补偿,提出了基于最小学习参数的自适应鲁
棒补偿策略,并将其应用于上述控制器的设计中。
该方法能够在最小学习参数的前提下,有效地消除摩擦等非线性对系统造成
的影响。（3）针对含齿隙的多电机驱动伺服系统,提出一种切换控制策略实现齿
隙的补偿,且保证负载跟踪与电机速度同步的瞬态和稳态性能。根据齿隙的特性,
将控制策略分为连接模式和齿隙模式。在连接模式下,设计广义滑模面解决跟踪
与同步耦合控制问题,其中,到达阶段和滑动阶段分别对应同步控制与跟踪控制。
基于广义滑模面,分别采用改进的规定性能函数与初始化的方法设计自适应
控制器,保证负载跟踪误差满足规定性能（如:最大超调、最大稳态误差以及收敛
速度）,并同时实现L∞性能下的电机同步控制。在齿隙模式下,考
虑齿隙非线性和低速摩擦的影响,设计鲁棒控制策略有效地补偿齿隙非线性和摩
擦的低速爬行现象,从而保证系统以指数速率度过齿隙。最后,在四电机驱动伺服
系统上进行对比仿真,验证了该算法的有效性和可靠性。（4）考虑含有多个驱动
系统和单个被驱动系统的广义级联系统,其中,多电机伺服系统为该系统的一种
特例。
在广义级联系统中,有界控制输入通过多个驱动子系统间接控制单个被驱动
系统,从而造成系统输出跟踪和驱动子系统同步的复杂耦合问题。为了解决这个
问题,首先结合优化策略与数据滤波技术设计自适应参数估计算法,实现被驱动
系统未知参数的有限时间估计,并且保证参数估计性能的优化。利用保性能控制
策略设计各驱动子系统的期望位置信号,当驱动子系统收敛于该信号时能够保证
被驱动系统输出的精确跟踪。采用期望信号和图论理论设计广义耦合误差,将原
有复杂的耦合控制问题转化为广义耦合误差的收敛问题,从而简化了控制器的设
计复杂性且减少了跟踪与同步的耦合作用。
然后,结合回声神经网络,提出一种新型时变滑模控制器,能够在输入饱和的
前提下实现广义耦合误差的有限时间收敛。此外,该策略能够有效地消除传统滑
模的到达阶段和奇异性,从而加快误差收敛速度且减小抖振效应。最后,通过对比
仿真验证了算法的有效性。（5）以四电机驱动伺服系统为实验对象,主要考虑齿
隙和摩擦对系统的影响,通过实验验证多电机驱动伺服系统的跟踪与同步控制算
法。
针对含齿隙和摩擦非线性的系统,验证了积分滑模跟踪控制器和自适应同步
控制器的有效性,并将其与传统滑模控制以及鲁棒同步控制策略进行对比,实验
结果说明了所提算法的优越性。针对含输入饱和和摩擦的系统,设计基于广义耦
合误差的时变滑模控制器,通过与传统非奇异滑模策略的对比实验,验证了本文
算法具有更好的瞬态和稳态特性。