1.一种水下机器人多电机协同推进系统，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基于虚拟主轴的偏差耦合控制结构，该结构由4台永磁同步电机系统组成，系统给定转速通过一个跟踪误差补偿器的负反馈组成一个虚拟主轴输出各电机的给定转速，同步调节各电机给定转速，每台电机之间通过速度补偿器关联；每台永磁同步电机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的转速、跟踪误差补偿器转速、自身电机反馈转速和速度补偿器输出转速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同步误差，跟踪误差补偿器获取各个电机反馈转速和系统给定转速输出跟踪误差；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；其中跟踪误差补偿器输入为各电机反馈转速和各电机的转速比例模块1/ki；其中各电机的转速比例模块ki是以各电机相对于系统给定转速的比值。

2.根据权利要求1所述的水下机器人多电机协同推进系统，所述的各电机的转速比例*

模块ki，其特征在于，各电机的转速比例模块k1：以系统给定转速ω为参考，计算出电机1的* *

给定转速ω1与系统给定转速ω的比例系数k1；各电机的转速比例模块k2：以系统给定转速* * *

ω为参考，计算出电机2的给定转速ω2与系统给定转速ω的比例系数k2；各电机的转速比* * *

例模块k3：以系统给定转速ω为参考，计算出电机3的给定转速ω3 与系统给定转速ω的比*

例系数k3；各电机的转速比例模块k4：以系统给定转速ω 为参考，计算出电机4的给定转速* *

ω4与系统给定转速ω的比例系数k4；

* *

式中：ωi、ω分别为单台电机的给定转速和系统的给定转速。

3.根据权利要求1所述的水下机器人多电机协同推进系统，所述的各电机的跟踪误差*

补偿器，其特征在于，各电机的跟踪误差补偿器：跟踪误差补偿器以系统给定转速ω 、电机

1、2、3、4的反馈转速ωi和比例系数Kt为参考，计算出补偿转速ωb；

4.根据权利要求1所述的水下机器人多电机协同推进系统，所述的速度补偿器，其特征在于，速度补偿器结构中，Kp为比例增益，Ki为积分增益，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，T为采样周期，t为积分时间。

5.根据权利要求1所述的水下机器人多电机协同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：外环是速度环，采用PI控制器；内环是电流环，电流环采用基于模糊PID型代价函数的预测电流控制器。

6.根据权利要求5所述的水下机器人多电机协同推进系统的控制方法，其特征在于，基于模糊PID型代价函数的预测电流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，获取电机的预测模型取第i台电机在dq坐标系下的定子电压方程状态为式中：id、iq分别d、q轴定子电流，R为定子电阻，ψf为转子永磁体磁链，ωe为转子电角速度，Ld、Lq分别d、q轴电感，ud、uq分别d、q轴定子电压；

用欧拉法对式子(4)在第k时刻离散化，这时预测模型为式中：上标P为预测值，Ts为采样周期，对式子(5)采样两步法来补偿程序执行延时，得出最终预测模型为步骤2：设计PID型代价函数

设计比例项为传统代价函数中的电流误差项，公式为式中：上标*为给定值，Pd和Pq分别为d、q轴电流比例误差代价；

设计积分项对电流控制误差进行积分，公式为式中：Id和Iq分别为d、q轴电流积分误差代价，由每个采样时刻的电流控制误差积分得到，kI为积分项系数；

设计微分项为将每周期单位变化电流引起的预测误差作为系数D’乘以预测电流变化量，D’公式为

式中：ɑ和kD分别为滤波器系数和微分项系数；

根据式子(9)，微分项为

由式(7)(8)(10)可得最终PID型代价函数J为

2 2

J＝(Pd(k)+Id(k)+Dd(k)) +(Pq(k)+Iq(k)+Dq(k))                 (11)步骤3：设计模糊控制

将输入量进行模糊化，设计给定转速与实际转速的偏差为e，偏差率为ec，其中e的变化范围为[‑2500,2500]，ec的变化范围为[‑2500,2500]。PID型代价函数的三个主要的参数变化量ΔkP、ΔkI、ΔkD的基本论域为[0,1]，设置五个变量的量化等级[0,0.25,0.35,0.5,

0.65,0.75,1]，对应的模糊子集为[NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB]，子集中元素分别表示负大、负中、负小、0、正小、正正大；设置输入和输出的隶属度函数为三角函数；

设计模糊规则与模糊推理，根据调试经验，增大kp会提高响应速度，但会造成超调；增大kI可以降低电流稳态误差消除的响应时间，但过大的kI会造成积分项的不稳定；kD为1时能完全补偿微分误差，但由于采样噪声存在，完全补偿反而会造成更大的电流波动，所以一般在0到1之间调节到合适值。根据上述经验制定ΔkP、ΔkI、ΔkD的模糊控制规则表；

规则表选择重心法进行解模糊，最终可以确定清晰的模糊控制量输出U：式中：xi为输出模糊集合中的元素，uc(xi)为模糊子集的隶属度函数；

将模糊控制输出进行量化，求出能直接应用的三个参数值：式中：u为实际的控制量输出。