[發(fā)明專利]增程式電動汽車轉(zhuǎn)速控制方法及控制系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2022-04-14
• 公開（公告）號: CN114967440A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高金武;孫少龍;尹海;胡云峰;陳虹
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 吉林省中玖專利代理有限公司 22219
• 代理人: 姜姍姍

本發(fā)明公開的增程式電動汽車調(diào)速控制方法及控制系統(tǒng)，將魯棒H∞控制和重復(fù)控制結(jié)合起來，利用經(jīng)典控制理論的相關(guān)知識，設(shè)計增程式電動汽車轉(zhuǎn)速控制器；選取權(quán)函數(shù)W₁和W₂，設(shè)計轉(zhuǎn)速回路期望開環(huán)回路成形對象G_n(s)，得到魯棒穩(wěn)定控制器；設(shè)計位置內(nèi)模和角速度相關(guān)的位置低通濾波器，并構(gòu)造對應(yīng)的位置補償器，將其結(jié)合形成位置重復(fù)控制器；利用魯棒H∞控制可以改善由于增程式發(fā)動機模型不確定性引起的控制精度低的問題，還可以抑制系統(tǒng)外部擾動的作用，提高系統(tǒng)魯棒性；位置重復(fù)控制采用位置內(nèi)模結(jié)構(gòu)，保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時修正了頻率點作用的偏移，實現(xiàn)對位置周期信號的抑制，提高了系統(tǒng)的角位置跟蹤精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及增程式電動汽車技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種增程式電動汽車轉(zhuǎn)速控制方法及控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著新能源技術(shù)的推廣和國家政策的促進，增程式電動汽車作為純電動汽車完全替代傳統(tǒng)燃油車的中間過渡產(chǎn)品，將成為未來市場最有競爭力的新能源汽車。增程器主要由發(fā)動機和發(fā)電機及其控制器組成，具有結(jié)構(gòu)簡單、工況相對穩(wěn)定的特點。增程式電動汽車相當于在普通的電動車上裝上了一臺汽油發(fā)動機，發(fā)動機輸出的動力僅用于推動發(fā)電機進行發(fā)電，它有兩種工作模式，第一種是當電池電量充足時，由電池直接驅(qū)動電機；第二種是當電池電量不足時，通過發(fā)動機發(fā)出的電量一部分給電池充電，另一部分直接驅(qū)動電機。

在實際應(yīng)用中，為了減少車重，增程器通常采用小型化和輕量化的發(fā)動機，同時也導(dǎo)致其轉(zhuǎn)速波動變大。增程器在運行時會受到很多干擾，這些干擾大多是周期性的信號，隨著轉(zhuǎn)速的變化，干擾的時間周期也隨之變化，但角位置卻不受轉(zhuǎn)速影響。如果控制器不對這些時變的周期性干擾進行處理，系統(tǒng)的速率平穩(wěn)性以及位置跟蹤精度會受到嚴重影響。

重復(fù)控制被用于高精度跟蹤/抑制周期性信號。基于內(nèi)模原理，通過在反饋回路構(gòu)造出周期為T的任意周期信號內(nèi)模，對誤差信號進行逐周期地累積并修正其控制輸出，理論上能實現(xiàn)對任意周期為T的參考/擾動信號的漸近跟蹤/抑制。因為該內(nèi)模為周期性模型，具有無限維特性，所以通過在時滯環(huán)節(jié)串聯(lián)低通濾波器，提高了重復(fù)控制系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性，雖然犧牲了系統(tǒng)的高頻性能，但可以滿足大多數(shù)功率集中在中低頻的信號。

傳統(tǒng)的重復(fù)控制在工業(yè)控制中廣泛應(yīng)用，但是也有其不足之處：(1)只能抑制時間周期不變的信號，周期信號時變時控制效果變差；(2)低通濾波器的引入會使重復(fù)控制作用的頻率點發(fā)生偏移，使重復(fù)控制無法精確的抑制/跟蹤周期信號。隨著工業(yè)水平的不斷提高，對于這類重復(fù)控制系統(tǒng)的高精度控制研究具有重要理論和實用價值。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述不足，本發(fā)明提供一種增程式電動汽車轉(zhuǎn)速控制方法，基于位置重復(fù)控制實現(xiàn)，用以提高系統(tǒng)魯棒穩(wěn)定性，解決傳統(tǒng)重復(fù)控制效果差的問題。

本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種增程式電動汽車轉(zhuǎn)速控制方法，包括如下步驟：

給定角位置輸入與反饋量經(jīng)比較后得到誤差信號；

將誤差信號作為位置重復(fù)控制器的輸入，所述的誤差信號輸入位置重復(fù)控制器后進入延遲環(huán)節(jié)，延遲環(huán)節(jié)的輸出進入低通濾波器；低通濾波器的輸出與下一時刻的誤差信號疊加后作為魯棒控制器的輸入；

將魯棒控制器的輸出與外部干擾信號之和作為被控對象的輸入；

將被控對象的輸出一方面作為發(fā)動機的角位置控制信號，另一方面作為反饋量進入比較元件。

作為本發(fā)明更優(yōu)的技術(shù)方案：所述的延遲環(huán)節(jié)與位置低通濾波器串聯(lián)；所述的延遲環(huán)節(jié)為由時滯模型結(jié)合位置補償器構(gòu)成；所述時滯模型并聯(lián)在誤差信號和魯棒控制器的輸入信號之間，是一個正反饋環(huán)節(jié)，在時域中表示為其中T_d代表發(fā)動機旋轉(zhuǎn)一個位置周期所需的時間。