1.一种水下机器人多电机推进系统，其特征在于，在水下机器人本体的水平方向，对4台永磁同步电机搭建带转速比例模块的偏差耦合控制结构，该结构由4台永磁同步电机的系统组成，每台电机之间通过速度补偿器关联；每台永磁同步电机的系统包括速度控制器、速度补偿器、各电机的转速比例模块Ki、逆变器、永磁同步电机和转速检测器；每台电机控制信号传递关系为给定转速、自身电机反馈转速和速度补偿器输出转速误差补偿信号作为速度控制器输入，速度控制器输出电流给逆变器，逆变器控制电机运转，转速检测器采集转速进行反馈，速度补偿器获取各个电机反馈转速输出的同步误差；其中速度补偿器输入为各电机反馈转速和各电机的转速比例模块Ki的输出；其中各电机的转速比例模块Ki是以各电机给定转速作为输入，每个电机以自身为参考，获得与其它电机的比值，然后将比值输出给速度补偿器，具体内容为：转速比例模块K1：转速比例模块K1以电机1的给定转速为参考，计算出电机1与电机2、3、4的给定转速的比例系数k12、k13、k14，将得到的比例系数给速度补偿器1；转速比例模块K2：转速比例模块K2以电机2的给定转速为参考，计算出电机2与电机1、

3、4的给定转速的比例系数k21、k23、k24，将得到的比例系数给速度补偿器2；转速比例模块K3：转速比例模块K3以电机3的给定转速为参考，计算出电机3与电机1、2、4的给定转速的比例系数k31、k32、k34，将得到的比例系数给速度补偿器3；转速比例模块K4：转速比例模块K4以电机4的给定转速为参考，计算出电机4与电机1、2、3的给定转速的比例系数k41、k42、k43，将得到的比例系数给速度补偿器4；

* *

ωa、ωb分别为电机a、b的给定转速；

在水下机器人本体的垂直方向，对2台永磁同步电机搭建带转速比例模块的交叉耦合控制结构，带转速比例模块的交叉耦合控制结构由2台永磁同步电机的系统组成，每台电机之间通过增益补偿器关联；每台永磁同步电机的系统包括速度控制器、增益补偿器、两电机转速比例模块Di、逆变器、永磁同步电机和转速检测器；每台电机控制信号传递关系为给定转速、自身电机反馈转速和增益补偿器输出转速误差补偿信号作为速度控制器输入，速度控制器输出电流给逆变器，逆变器控制电机运转，转速检测器采集转速进行反馈，增益补偿器获取两电机反馈转速输出的同步误差；其中增益补偿器输入为两电机反馈转速和两电机的转速比例模块Di的输出，其中两电机的转速比例模块Di是以两电机反馈转速作为输入，每个电机以自身为参考，获得与另一电机的比值，然后将比值输出给增益补偿器。

2.根据权利要求1所述的水下机器人多电机推进系统，所述的速度补偿器，其特征在于，速度补偿器1结构中，l12、l13、l14为速度反馈增益；速度补偿器2结构中，l21、l23、l24为速度反馈增益；速度补偿器3结构中，l31、l32、l34为速度反馈增益；速度补偿器4结构中，l41、l42、l43为速度反馈增益，增益计算公式为Ja为电机a的转动惯量，Jb为与电机a速度作差的电机转动惯量；

速度补偿器的输出为

β1为速度补偿器1输出的误差补偿信号，β2为速度补偿器2输出的误差补偿信号，β3为速度补偿器3输出的误差补偿信号，β4为速度补偿器4输出的误差补偿信号,ωi为实际转速。

3.根据权利要求2所述的水下机器人多电机推进系统的控制方法，其特征在于，对永磁同步电机系统采用双闭环进行控制：内环是电流环，采用PI控制器；外环是速度环，速度环采用的速度控制器为多模态快速非奇异终端滑模控制器。

4.根据权利要求3所述的水下机器人多电机推进系统的控制方法，其特征在于，多模态快速非奇异终端滑模控制器设计包括以下步骤：步骤1：建立永磁同步电机系统模型，获取电机的状态方程

取第i台电机的状态变量为

*

式中：ωi为给定转速，βi为误差补偿信号，x1i、x2i为系统的状态变量；

假设磁路不饱和，在空间磁场呈正弦分布，不计磁滞和涡流损耗影响条件下，采用id＝0的永磁同步电机转子磁场矢量控制，这时转矩方程为Te＝1.5Pψaiq                        (5)永磁同步电机运动方程

Te为电磁转矩，P为电机极对数，ψa为永磁体与定子交链的磁链，iq为q轴电流，TL为负载转矩，J为转动惯量，ω为转子角速度，t为时间；

结合式子(4)(5)(6)得状态方程为

式中，iqi为第i台电机的q轴电流， 为iqi的导数；

步骤2：设计多模态快速非奇异终端滑模控制的滑模面函数

式中m、ci、β、ε为正数，p、q为正奇数，且满足m≥1，1

当|x1i|>ε，系统处于滑动状态且si＝0时，有

m

x2i＝‑cix1i        (9)

当|x1i|>ε时，对比于式x2i＝‑cix1i，可知，在m>1时，当系统状态远离平衡点时，多模态快速非奇异终端滑模控制的收敛速度高于线性滑模控制的收敛速度；在m＝1时，即线性滑模控制方法；

步骤3：设计多模态快速非奇异终端滑模控制函数ui

式中η为正数；

步骤4：系统稳定性分析

当|x1i|≤ε时，即非奇异终端滑模控制器，满足Lyapunov稳定条件；

当|x1i|>ε时，根据式(7)(8)(10)，有

由式(11)可知当|x1i|>ε时，该控制器满足Lyapunov稳定条件。