[發(fā)明專利]一種EPS用高性能永磁同步電機智能控制器

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• 申請日: 2021-11-02
• 公開（公告）號: CN114172424A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發(fā)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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本發(fā)明提供了一種EPS用高性能永磁同步電機智能控制器，包括智能控制器、補償電壓計算模塊、電壓補償模塊、限壓約束模塊、永磁同步助力電機控制系統(tǒng)和EPS機械傳動模塊；智能控制器包括實際轉速計算模塊、轉速PI控制器、電壓計算模塊和參數(shù)智能優(yōu)化模塊，智能控制器輸入永磁同步電機控制系統(tǒng)輸出的兩相旋轉坐標系下的dq軸實際電流、EPS機械傳動模塊輸出的轉角，智能控制器輸出兩相旋轉坐標系下的電壓；電壓補償模塊輸入兩相旋轉坐標系下的電壓和補償電壓計算模塊輸出的補償電壓，輸出補償后的兩相旋轉坐標系下的電壓。本發(fā)明在保證控制精度的同時提升了EPS系統(tǒng)的響應速度，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。

技術領域

本發(fā)明屬于電動助力轉向技術領域，特別涉及一種EPS用高性能永磁同步電機智能控制器。

背景技術

EPS(Electric Power Steering)即電動助力轉向系統(tǒng)，是指靠電機提供輔助扭矩的動力轉向系統(tǒng)。與工業(yè)上常用的位置或速度伺服系統(tǒng)不同，EPS要求輔助電機的轉矩輸出在各種轉向工況下都能快速而平穩(wěn)，具有無轉向遲滯、精確跟蹤目標力矩的特點。助力電機作為EPS的關鍵部分，對EPS系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準確性有很大的影響，所以EPS系統(tǒng)對于電機的要求很高。其中，永磁同步電機由于功率密度大、體積小、性能高等優(yōu)點，成為EPS系統(tǒng)中助力電機的主要選擇。因此，永磁同步電機的控制策略至關重要。EPS系統(tǒng)的工作情況復雜，外界負載的變化會影響EPS系統(tǒng)抗干擾能力。此外，傳統(tǒng)的永磁同步電機PI控制器需要對多個PI控制器的參數(shù)進行整定，實際應用中會帶來很大的不準確性。因此，同時考慮外界負載突變和參數(shù)智能優(yōu)化算法，提高EPS控制系統(tǒng)魯棒性的研究是十分必要且重要的。

中國專利(CN111874089A)公開了一種基于C-EPS采用角度接口的橫向控制方法，針對用于EPS電機采用角度接口的橫向控制方法，在ADAS系統(tǒng)控制中，將方向盤轉角請求值和請求扭矩限值通過內(nèi)部PI控制器轉換為EPS電機扭矩合值(電機的控制輸出)，該方法雖避免了網(wǎng)絡傳輸延遲，但對PI控制器中的參數(shù)使用傳統(tǒng)人工整定方法，沒有解決常規(guī)控制方法帶來的參數(shù)時變、負載突變、隨機擾動的干擾。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術中存在不足，本發(fā)明提供了一種EPS用高性能永磁同步電機智能控制器，能有效提高系統(tǒng)控制精度和性能。

本發(fā)明是通過以下技術手段實現(xiàn)上述技術目的的。

一種EPS用高性能永磁同步電機智能控制器，包括智能控制器、補償電壓計算模塊、電壓補償模塊、限壓約束模塊、永磁同步助力電機控制系統(tǒng)和EPS機械傳動模塊；

所述智能控制器輸入永磁同步電機控制系統(tǒng)輸出的兩相旋轉坐標系下的dq軸實際電流、EPS機械傳動模塊輸出的轉角，智能控制器輸出兩相旋轉坐標系下的電壓，并作為電壓補償模塊的輸入，所述電壓補償模塊還輸入補償電壓計算模塊輸出的補償電壓，電壓補償模塊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的輸入，所述限壓約束模塊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(tǒng)的輸入，所述永磁同步助力電機控制系統(tǒng)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機械傳動模塊的輸入；所述EPS機械傳動模塊輸出的轉角還作為補償電壓計算模塊的輸入。

進一步的技術方案，所述智能控制器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。

進一步的技術方案，所述智能控制器包括實際轉速計算模塊、轉速PI控制器、電壓計算模塊和參數(shù)智能優(yōu)化模塊；

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

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