本发明属于伺服电机控制，具体涉及一种龙门控制方法、装置、电子设备及计算机程序产品。
背景技术：
1、电机驱动器是一种广泛应用于工业控制和自动化生产中的产品，例如应用于3c自动化、单轴机械手、物流等多种自动化控制行业；在一些应用场景中(例如大型数控刨床、激光焊接设备、玻璃加工等场景)，由于涉及到的幅面较大，并且要求加工运行速度较快，若采用单轴传动，则无法满足快速加工要求；因此，针对这类场景一般采用双y轴来运行，其中，当双y轴出现不同步时，会造成双电机轴之间的拖拽现象，给机械结构造成损伤，同时会增加电机上的负载，对电气设备造成负担，严重时还会损坏电机或驱动器；因此，在前述场景下，多采用龙门控制方式，来实现多电机的同步控制。
2、目前，现有的龙门控制方案中，有一些是使用相同的运动指令，且为每个电机配置各自独立的控制器，而为使各轴的跟踪表现趋于一致，则对前期校准和调试的要求较高，如此，就增加了使用难度；同时，也有采用主从结构的龙门控制方案，即主轴的位置作为一个参考信号反馈到从轴，从而实现各轴的同步控制；但是，由于传输引入了延时，也很难有较高的同步性；由此，基于前述不足，如何提供一种能够降低校准和调试难度，且不会引入延时的龙门控制方法，已成为了一个亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种龙门控制方法、装置、电子设备及计算机程序产品，用以解决现有技术所存在的前期校准和调试的要求较高，以及会引入延时的问题。
2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
3、第一方面，提供了一种龙门控制方法，包括：
4、获取龙门控制系统中各个电机的驱动轴在当前时刻的实际转动位置；
5、构建出龙门控制系统的全状态观测方程，并基于所述全状态观测方程和各个电机的实际转动位置，确定出各个电机在下一时刻时的状态估计向量，其中，任一电机在下一时刻时的状态估计向量包含有该任一电机在下一时刻时的估计转动位置和速度估计值；
6、基于各个电机在下一时刻时的状态估计向量，确定出各个电机在下一时刻时的状态向量；
7、根据各个电机在下一时刻时的状态向量，确定出各个电机在下一时刻时的输出扭矩；
8、依据各个电机在下一时刻时的输出扭矩，调整各个电机在下一时刻的运行状态，并在调整后，重新获取各个电机的驱动轴在当前时刻的实际转动位置，直至本次控制过程结束为止，以在各个电机运行过程中，降低各个电机的实际转动位置与期望转动位置之间的误差。
9、基于上述公开的内容，本发明为整个龙门控制系统设计了全状态观测方程，并基于此，来进行各个电机的状态估计，以便基于状态估计结果，来进行各个电机输入扭矩的反馈调整；即在使用时，先获取各个电机在当前时刻的实际转动位置，然后，基于全状态观测方程和各个电机的实际转动位置，确定出各个电机在下一时刻时的状态估计向量(任一电机的状态估计向量包含有对应的估计转动位置和速度估计值)；而后，本发明则基于各个电机的状态估计向量，来确定出各个电机在下一时刻时的状态向量；接着，根据各个电机的状态向量，来计算出各个电机在下一时刻时的输出扭矩；最后，则可基于各个电机的输出扭矩，来控制各个电机运行；如此，以此原理，不断采集电机在不同时刻的实际转动位置，并利用全状态观测方程，来进行下一时刻的状态估计，则可在运行过程中，使各个电机的状态估计向量逐渐逼近对应的状态向量，从而使实际转动位置与期望转动位置的误差越来越小，进而达到提高控制精度的目的。
10、通过上述设计，本发明通过设计全状态观测方程，并结合各个电机在当前时刻时的实际转动位置，来进行各个电机在下一时刻时的状态估计；而后，基于估计的状态向量，来进行扭矩的反馈调整；由此，使得本发明不需要像开环系统一样进行严格的前期调校，可在运行过程中，逐渐调整，如此，降低了校准和调试难度；同时，所有电机的反馈控制都是并行进行的，不存在主从结构，因此，不会引入延时，可提高控制的同步性；基于此，本发明可在降低标准和调试难度的同时，避免主从结构引入的延时问题，从而可实现各个电机的精确控制，因此，非常适用于在电机控制领域的大规模应用与推广。
11、在一个可能的设计中，所述龙门控制系统的全状态观测方程为：
12、
13、公式(1)中，表示所述龙门控制系统中的第i个电机在当前时刻时的状态估计向量，yt,i表示第i个电机在当前时刻时的实际转动位置，表示第i个电机在当前时刻时的估计转动位置，f表示状态矩阵，g表示输入矩阵，l表示状态观测系数矩阵，ui表示第i个电机在当前时刻时的输出扭矩，表示第i个电机在下一时刻时的状态估计向量，h表示常数矩阵，表示的一阶导数，表示第i个电机在下一时刻时的估计转动位置，其中，是根据所得到的，且i＝1,2,...,n，n表示电机总数。
14、在一个可能的设计中，根据各个电机在下一时刻时的状态向量，确定出各个电机在下一时刻时的输出扭矩，包括：
15、对于任一电机，获取所述任一电机的全状态反馈系数矩阵以及原始输出扭矩，其中，所述原始输出扭矩为所述任一电机在当前时刻时的输出扭矩；
16、基于所述任一电机的原始输出扭矩、所述全状态反馈系数矩阵以及所述任一电机在下一时刻时的状态向量，构建出所述任一电机的全状态反馈方程；
17、基于所述全状态反馈方程，计算出所述任一电机在下一时刻时的输出扭矩。
18、在一个可能的设计中，基于所述任一电机的原始输出扭矩、所述全状态反馈系数矩阵以及所述任一电机在下一时刻时的状态向量，构建出所述任一电机的全状态反馈方程，包括：
19、按照如下公式(2)，构建出所述任一电机的全状态反馈方程；
20、u＝-kxt+1+vt (2)
21、上述公式(2)中，u表示所述任一电机的全状态反馈方程，且所述全状态反馈方程的函数值为所述任一电机在下一时刻时的输出扭矩，xt+1表示所述任一电机在下一时刻时的状态向量，vt表示所述任一电机的原始输出扭矩，其中，k表示所述全状态反馈系数矩阵，k＝[k1 k2]，且k1和k2均表示全状态反馈系数。
22、在一个可能的设计中，在确定出各个电机在下一时刻时的输出扭矩后，所述方法还包括：
23、获取各个电机的驱动轴的期望转动位置；
24、根据各个电机的驱动轴的期望转动位置以及各个电机在当前时刻时的实际转动位置，确定出各个电机的位置误差和交叉误差，其中，任一电机的交叉误差包括该任一电机与各个目标电机的交叉误差，且各个目标电机为所有电机中除去所述任一电机之外的电机；
25、根据各个电机的位置误差和交叉误差，确定出各个电机的误差增益；
26、基于各个电机的误差增益以及各个电机在下一时刻时的输出扭矩，调整各个电机在下一时刻的运行状态。
27、在一个可能的设计中，根据各个电机的驱动轴的期望转动位置以及各个电机在当前时刻时的实际转动位置，确定出各个电机的位置误差和交叉误差，包括：
28、对于任一电机，采用如下公式(3)，计算出该任一电机的位置误差；
29、ei＝yt,i-ri (3)
30、上述公式(3)中，ei表示所述任一电机的位置误差，yt,i表示所述任一电机的实际转动位置，ri表示所述任一电机的期望转动位置；
31、相应的，采用如下公式(4)，计算出该任一电机与各个目标电机的交叉误差；
32、
33、上述公式(4)中，eij表示任一电机与第j个目标电机之间的交叉误差，yt,j表示第j个目标电机的实际转动位置，其中，j＝1,2,...,j，且j表示目标电机的总数。
34、在一个可能的设计中，根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据各个电机的位置误差和交叉误差，确定出各个电机的误差增益，包括：
35、对于任一电机，基于所述任一电机的位置误差和交叉误差，并按照如下公式(5)，确定出所述任一电机的误差增益；
36、
37、上述公式(5)中，ei′表示任一电机的误差增益，ei表示所述任一电机的位置误差，z表示所述任一电机的位置误差对应的第一系数，eij表示任一电机与第j个目标电机之间的交叉误差，zj表示任一电机与第j个目标电机之间的交叉误差对应的第二系数，j表示目标电机的总数，且第一系数与所有第二系数的总和为1。
38、第二方面，提供了一种龙门控制装置，包括：
39、获取单元，用于获取龙门控制系统中各个电机的驱动轴在当前时刻的实际转动位置；
40、状态估计单元，用于构建出龙门控制系统的全状态观测方程，并基于所述全状态观测方程和各个电机的实际转动位置，确定出各个电机在下一时刻时的状态估计向量，其中，任一电机在下一时刻时的状态估计向量包含有该任一电机在下一时刻时的估计转动位置和速度估计值；
41、状态估计单元，还用于基于各个电机在下一时刻时的状态估计向量，确定出各个电机在下一时刻时的状态向量；
42、扭矩计算单元，用于根据各个电机在下一时刻时的状态向量，确定出各个电机在下一时刻时的输出扭矩；
43、控制单元，用于依据各个电机在下一时刻时的输出扭矩，调整各个电机在下一时刻的运行状态，并在调整后，重新获取各个电机的驱动轴在当前时刻的实际转动位置，直至本次控制过程结束为止，以在各个电机运行过程中，降低各个电机的实际转动位置与期望转动位置之间的误差。
44、第三方面，提供了另一种龙门控制装置，以装置为电子设备为例，包括依次通信相连的存储器、处理器和收发器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述收发器用于收发消息，所述处理器用于读取所述计算机程序，执行如第一方面或第一方面中任意一种可能设计的所述龙门控制方法。
45、第四方面，提供了一种存储介质，存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行如第一方面或第一方面中任意一种可能设计的所述龙门控制方法。
46、第五方面，提供了一种包含指令的计算机程序产品，当指令在计算机上运行时，使计算机执行如第一方面或第一方面中任意一种可能设计的所述龙门控制方法。
47、有益效果：
48、(1)本发明通过设计全状态观测方程，并结合各个电机在当前时刻时的实际转动位置，来进行各个电机在下一时刻时的状态估计；而后，基于估计的状态向量，来进行扭矩的反馈调整；由此，使得本发明不需要像开环系统一样进行严格的前期调校，可在运行过程中，逐渐调整，如此，降低了校准和调试难度；同时，所有电机的反馈控制都是并行进行的，不存在主从结构，因此，不会引入延时，可提高控制的同步性；基于此，本发明可在降低标准和调试难度的同时，避免主从结构引入的延时问题，从而可实现各个电机的精确控制，因此，非常适用于在电机控制领域的大规模应用与推广。
49、(2)本发明在进行反馈控制时，还引入了各个电机的驱动轴位置之间的误差对应的增益，并同时结合各个电机的输出扭矩，来进行电机的反馈控制；如此，可在不影响系统响应速度的同时，提高各电机驱动轴的同步性。
1.一种龙门控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述龙门控制系统的全状态观测方程为：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据各个电机在下一时刻时的状态向量，确定出各个电机在下一时刻时的输出扭矩，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于所述任一电机的原始输出扭矩、所述全状态反馈系数矩阵以及所述任一电机在下一时刻时的状态向量，构建出所述任一电机的全状态反馈方程，包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定出各个电机在下一时刻时的输出扭矩后，所述方法还包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据各个电机的驱动轴的期望转动位置以及各个电机在当前时刻时的实际转动位置，确定出各个电机的位置误差和交叉误差，包括：
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据各个电机的位置误差和交叉误差，确定出各个电机的误差增益，包括：
8.一种龙门控制装置，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括：依次通信相连的存储器、处理器和收发器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述收发器用于收发消息，所述处理器用于读取所述计算机程序，执行如权利要求1～7任意一项所述的龙门控制方法。
10.一种包含指令的计算机程序产品，其特征在于，当指令在计算机上运行时，使计算机执行如权利要求1～7任意一项所述的龙门控制方法。
