[發明專利]一種EPS用高性能永磁同步電機智能控制器

在審

• 申請號: 202111287819.7
• 申請日: 2021-11-02
• 公開（公告）號: CN114172424A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 梁軍;趙磊;陳龍;盤朝奉;陳逢強;羅媛;徐永龍
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/18;H02P21/14;H02P21/22;H02P25/022;H02P27/08;B62D5/04
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1.一種EPS用高性能永磁同步電機智能控制器，其特征在于，包括智能控制器(1)、補償電壓計算模塊(2)、電壓補償模塊(3)、限壓約束模塊(4)、永磁同步助力電機控制系統(5)和EPS機械傳動模塊(6)；

所述智能控制器(1)輸入永磁同步電機控制系統(5)輸出的兩相旋轉坐標系下的dq軸實際電流、EPS機械傳動模塊(6)輸出的轉角，智能控制器(1)輸出兩相旋轉坐標系下的電壓，并作為電壓補償模塊(3)的輸入，所述電壓補償模塊(3)還輸入補償電壓計算模塊(2)輸出的補償電壓，電壓補償模塊(3)輸出補償后的兩相旋轉坐標系下的電壓，并作為限壓約束模塊(4)的輸入，所述限壓約束模塊(4)輸出兩相旋轉坐標系下的參考電壓作為永磁同步助力電機控制系統(5)的輸入，所述永磁同步助力電機控制系統(5)的輸出包括永磁同步助力電機轉角和兩相旋轉坐標系下的dq軸實際電流，所述永磁同步助力電機轉角作為EPS機械傳動模塊(6)的輸入；所述EPS機械傳動模塊(6)輸出的轉角還作為補償電壓計算模塊(2)的輸入。

2.根據權利要求1所述的EPS用高性能永磁同步電機智能控制器，其特征在于，所述智能控制器(1)的輸入還包括兩相旋轉坐標系下d軸的參考電流以及電機參考角速度。

3.根據權利要求1所述的EPS用高性能永磁同步電機智能控制器，其特征在于，所述智能控制器(1)包括實際轉速計算模塊(11)、轉速PI控制器(12)、電壓計算模塊(13)和參數智能優化模塊(14)；

所述實際轉速計算模塊(11)以EPS機械傳動模塊(6)輸出的轉角作為輸入，輸出為轉子實際轉速；

所述轉速PI控制器(12)輸入轉子實際轉速、電機參考角速度以及智能優化后的參數K_p和K_i，輸出為兩相旋轉坐標系下的參考電流；

所述電壓計算模塊(13)輸入兩相旋轉坐標系下的dq軸參考電流、兩相旋轉坐標系下的d q軸實際電流，輸出兩相旋轉坐標系下的控制電壓；

所述參數智能優化模塊(14)輸入兩相旋轉坐標系下d軸的實際電流、兩相旋轉坐標系下d軸的參考電流、轉子實際轉速和電機參考角速度，輸出智能優化后的參數K_p和K_i。

4.根據權利要求3所述的EPS用高性能永磁同步電機智能控制器，其特征在于，所述電壓計算模塊(13)采用基于控制對象的狀態空間結構：

其中：為兩相旋轉坐標系下的參考電流，ψ_f為永磁體磁鏈，L_s為電感，T_s為采樣周期，R_s為定子電阻，L_d和L_q分別為d、q軸的電感，i_d(k)、i_q(k)分別為兩相旋轉坐標系下的d軸和q軸的實際電流，u′_d(k)、u′_q(k)分別為兩相旋轉坐標系下的控制電壓。

5.根據權利要求3所述的EPS用高性能永磁同步電機智能控制器，其特征在于，所述參數智能優化模塊(14)包括初始化模塊(141)、適應度計算模塊(142)、位置及參數更新模塊(143)、迭代次數計數模塊(144)和迭代次數判斷模塊(145)；

所述初始化模塊(141)用于對參數α、μ、η進行隨機的初始化；

所述適應度計算模塊(142)輸入兩相旋轉坐標系下d軸的實際電流、兩相旋轉坐標系下d軸的參考電流、轉子實際轉速和電機參考角速度，輸出為適應度值最優值；

所述位置及參數更新模塊(143)輸入初始化參數α、μ、η，輸出更新后的解的位置及更新后的參數。

6.根據權利要求5所述的EPS用高性能永磁同步電機智能控制器，其特征在于，所述適應度值的計算公式為：

其中：N為總的采樣時間，T_S為采樣周期，k為離散采樣時間指數，ω^*(k)為參考機械轉速，ω(k)為轉子實際轉速，i_d(k)為d軸實際電流，為d軸參考電流，δ為懲罰因子。