[發明專利]基于觀測器的電動車永磁同步電機系統誤差補償控制方法

有效

• 申請號: 201611074986.2
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN106788053B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 于金鵬;馬玉梅;于海生;趙林;牛浩;周真誠
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: H02P21/13
• 分類號: H02P21/13;H02P21/18
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 陳海濱

本發明公開了一種基于觀測器的電動車永磁同步電機系統誤差補償控制方法。該方法針對電動汽車電機驅動和控制系統中存在的非線性以及鐵損的問題，在傳統的反步設計方法中引入命令濾波技術，通過引入補償機制，減小了濾波產生的誤差，提高了控制精度，并成功地克服了在傳統反步控制中由于連續求導所引起的“計算爆炸”問題；本發明通過降維觀測器來估算永磁同步電機的轉子角速度，同時利用模糊邏輯系統逼近電機驅動系統中的非線性函數，將命令濾波反步技術與自適應方法結合起來構造控制器；本發明方法能夠使電機運行能快速達到穩定狀態，更適合像電動汽車驅動系統這樣需要快速動態響應的控制對象。

技術領域

本發明屬于電動汽車電機調速控制技術領域，尤其涉及一種基于觀測器的電動車永磁同步電機系統誤差補償控制方法。

背景技術

國際金融危機以來，美、歐、日、韓等發達國家都在推動汽車產業的轉型發展。電動汽車(EV)是21世紀清潔、高效和可持續的交通工具，因而在全球范圍內形成了發展新能源汽車的新一輪熱潮。在所有技術創新中，電機驅動具有極其重要的地位，因為未來的驅動方式必須具有低能耗、高環保、可持續性強等特點。

電動汽車包括電機驅動及控制系統、驅動力傳動等機械系統和完成既定任務的工作裝置等。電機驅動及控制系統是電動汽車的核心，也是區別于內燃機汽車的最大不同點。電動汽車是汽車工業的一個重要分支，電動汽車的發展對于能源安全以及環境保護有著重大的意義。近年來，對于電動汽車的關注日益增高，與此同時，對高效、可靠、經濟的電機驅動技術的需求也日益緊迫。因此，電動汽車動力系統的研究受到了國內外學者的廣泛關注。

由于考慮鐵損的永磁同步電機的動態數學模型受電機參數變化、負載擾動、對象未建模和非線性動態等不確定性因素影響的特點，因此對于電動汽車上永磁同步電機需要一套更復雜的控制方法。實際應用中，為滿足對電動汽車上永磁同步電機的更高控制要求，提出了模糊邏輯控制、反步法控制和滑模控制等基于最近現代控制理論的控制策略。所有的這些方法都假定可以得到動態系統方程。反步法是一種控制具有不確定性、非線性的系統，尤其是那些不滿足給定條件的系統的方法。反步法最大的優點是可以用虛擬控制變量簡化原始的高階系統，從而最終的輸出結果可以通過合適的Lyapunov方程來自動的得到。

然而，傳統反步控制中對虛擬控制函數進行連續求導，容易引起“計算爆炸”問題。此外，經典控制需要使用傳感器直接測量系統的狀態變量信息，但傳感器的應用仍然存在許多問題，如成本高、可靠性低、以及由于振動造成的性能下降問題。

發明內容

本發明的目的在于提出一種基于觀測器的電動車永磁同步電機系統誤差補償控制方法，該方法通過降維觀測器估算考慮鐵損的永磁同步電機的轉子角速度，通過命令濾波技術克服“計算爆炸”問題，同時通過引入誤差補償機制來減小命令濾波產生的誤差，利用模糊邏輯系統逼近考慮鐵損的永磁同步電機驅動系統中未知的非線性函數，并與自適應反步法結合起來構造控制器，從而實現對永磁同步電機位置的高效跟蹤控制。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

基于觀測器的電動車永磁同步電機系統誤差補償控制方法，包括如下步驟：

a建立考慮鐵損的永磁同步電機的動態數學模型：