摘要：随着现代工业的发展，多台伺服电机协同控制成为研究的热点。基于智能控制理论的多电机协调容错控制技术在提高系统动态性能和容错性能方面取得了良好的效果。针对传统的多电机协调容错控制技术，提出了一种基于智能化技术的多电机协调容错轨迹跟踪控制策略，建立了各伺服电机的数学模型，并在 Matlab/Simulink环境下建立了该控制器仿真模型，仿真结果表明，该控制策略可以有效地解决多台伺服电机协同控制中的跟踪速度问题和位置误差问题，并且具有较强的鲁棒性，提高了系统性能和可靠性，为多电机协同容错控制技术在工业上应用提供了理论依据。

关键词：多伺服电机；协调容错轨迹跟踪控制；智能化

引言

随着工业自动化水平的提高，多电机协同控制技术成为研究的热点。在工业生产中，由于各种原因，往往会造成一台或多台电机的损坏，严重影响了生产的效率和产品质量。为了提高系统动态性能和容错性能，国内外学者提出了许多电机协同控制策略。但是这些方法大多是针对单个电机进行设计的，无法兼顾系统动态性能和容错性能，而且由于难以对各电机实现实时协调控制，造成系统动态性能和容错性能不能很好地满足要求。

一、多伺服电机协调容错轨迹跟踪控制技术概述

1.1 多伺服电机系统结构与特点

多伺服电机协调系统主要是以控制电机为核心，并以此为基础对其进行协调，使得其能够在相应的条件下发挥出相应的性能。通过对多伺服电机系统的结构分析可知，其主要包含三部分，分别是电机本体、驱动器以及控制器。其中，多伺服电机协调系统主要是将所有的伺服电机结合在一起，使得其能够实现协同控制，从而更好地进行整体的运动。多伺服电机系统具有自身的特点，具体表现为：（1）能够对各个伺服电机进行协调控制；（2）能够实现对速度、加速度等参数的协调；（3）可以实现对运动轨迹的调整；（4）能够在一定程度上实现负载平衡。

1.2 协调容错轨迹跟踪控制技术概念

多伺服电机系统在实际应用中，不可避免地会受到各种因素的影响，使得电机本身发生故障，导致系统无法正常运行。因此，在多伺服电机系统中需要实现对电机故障的容错控制。而多伺服电机系统具有自身的特点，其具有较强的鲁棒性，可以有效地保证系统的可靠性和稳定性，因此多伺服电机协调容错控制技术可以有效地解决系统容错问题。此外，在多伺服电机协调容错控制中还需要解决三个问题：（1）在故障状态下，如何保证电机的速度能够保持不变；（2）在故障状态下，如何保证系统的位置能保持不变；（3）在故障状态下，如何实现系统的自适应控制。

1.3 相关技术综述

针对多伺服电机系统的容错问题，国内外学者进行了大量的研究，主要分为三个方面：（1）多伺服电机系统的故障诊断；（2）多伺服电机系统的在线故障检测和容错控制；（3）多伺服电机系统的容错控制。在故障诊断方面，主要采用基于小波分析的方法进行故障诊断，但该方法需要确定一个具有代表性的故障特征子集，这不利于在实际工程中应用。而在故障检测和容错控制方面，主要采用基于模糊逻辑的控制方法进行容错控制。但这些方法都存在一些不足之处，如模糊逻辑难以确定控制器的参数，从而会造成控制系统稳定性差等问题。

二、智能化技术在多伺服电机协调容错轨迹跟踪控制中的应用

2.1 智能化技术概述

智能化技术是一种基于信息处理的自动控制技术，主要分为三个阶段：信息获取阶段、智能控制阶段。智能化技术是现代工业发展的必然趋势，通过采用智能化技术能够提高生产效率、减少人力成本、减少环境污染，也能够增强产品的安全性和稳定性。在多伺服电机协调容错轨迹跟踪控制中应用智能化技术，需要通过智能控制器将多个伺服电机协调容错控制系统连接起来，智能控制器能够根据多个伺服电机的实际运行情况进行优化控制，实现多个伺服电机协调容错控制系统的优化升级，这也是本文研究的重点内容。

2.2 智能化技术在多伺服电机控制中的应用

多伺服电机协调容错控制系统是一个复杂的非线性控制系统，为了解决该问题，首先需要建立伺服电机的数学模型，然后运用模糊控制理论对其进行控制，最终实现对多个伺服电机协调容错轨迹跟踪控制。该系统具有强鲁棒性、良好的抗干扰性和鲁棒性、易于实现等优点，在实际生产中能够有效提高工作效率。

2.3 智能化技术在容错轨迹跟踪控制中的应用

根据伺服电机协调容错轨迹跟踪控制系统的实际需求，本文采用了模糊控制器。在模糊控制系统中，可以根据伺服电机的实际运行情况对各个电机的输出功率进行分配。在多伺服电机协调容错轨迹跟踪控制系统中采用模糊控制器可以实现多个伺服电机之间的协调控制，保证每个伺服电机的输出功率都能得到最优分配。采用模糊控制器之后，能够有效地避免了传统 PID控制算法存在的缺点，也大大提高了系统的鲁棒性，同时能够根据实际运行情况对各伺服电机进行动态调整，以满足系统需求，提高了系统的控制性能。

三、基于智能化技术的多伺服电机协调容错轨迹跟踪控制方法

3.1 智能化控制算法设计

针对多伺服电机协调容错轨迹跟踪控制中存在的多伺服电机协调控制参数耦合和相互干扰问题，本文采用一种基于模糊推理的智能控制算法。该算法设计分为两个步骤：首先，针对多伺服电机协调控制系统中存在的参数耦合和相互干扰问题，建立相应的模糊推理规则表；其次，在此基础上进行模糊推理，根据专家经验确定系统中各伺服电机的运行状态、位置和速度等参数，并结合实际情况进行模糊推理规则表中参数的修正。最后，根据修正后的模糊推理规则表生成相应的控制策略。

3.2 多伺服电机协调控制策略设计

多伺服电机协调控制系统中存在的参数耦合和相互干扰问题，使多电机之间的协调控制存在较大难度。为此，本文采用一种基于智能控制理论的多伺服电机协调控制策略，该策略将系统中各伺服电机的运行状态、位置和速度等参数作为输入，将模糊推理规则表作为输出。根据模糊推理规则表，建立系统中各伺服电机的模糊模型。同时，将系统中各伺服电机的速度和位置信息作为输入量，利用模糊控制算法对系统中各伺服电机进行实时协调控制。最后，通过对该模糊推理规则表进行修正，生成相应的多伺服电机协调控制策略。仿真结果表明，所设计的多伺服电机协调容错轨迹跟踪控制策略具有较强的鲁棒性和跟踪精度。

结论

本文提出了一种基于智能控制理论的多伺服电机协调容错轨迹跟踪控制策略，将智能控制理论与多伺服电机控制相结合，利用模糊逻辑对多伺服电机协同控制中的速度偏差和位置偏差进行补偿，并引入基于人工蜂群算法的自适应学习率对多电机协同容错控制器进行设计，通过 Matlab/Simulink环境下建立了多台伺服电机协调容错轨迹跟踪控制器的仿真模型，仿真结果表明，该方法可以有效地解决多台伺服电机协同控制中的速度跟踪问题和位置跟踪问题，并且具有较强的鲁棒性，提高了系统动态性能和容错性能，为多伺服电机协同控制技术在工业上应用提供了理论依据。

参考文献

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