[发明专利]一种基于积分滑模和扰动观测器的电动自行车控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及交流伺服系统领域，尤其是一种基于积分滑模和扰动观测器的电动自行车控制方法。

背景技术

永磁无刷直流电机以其结构简单、运行可靠、维护方便、效率高、无励磁损耗以及调速性能好等诸多优点，广泛应用于家用电器、仪器仪表、医疗器械等工业领域。

由于无刷直流电机的控制性能易受到外部负载扰动、内部参数变化、对象未建模和非线性动态特性等不确定性的影响。为了获得良好的动态响应，一些先进控制策略如非线性控制、自适应控制、H∞控制、滑模控制等相继被引入到交流伺服系统的研究中。其中滑模控制以其鲁棒性强、响应快速、物理实现简单等优点而得到研究人员的重视。

滑模控制作为一种变结构控制方法，当系统运动状态在滑模面上时，对系统参数的不确定项以及外界干扰有着很强的鲁棒性(王丰饶.滑模变结构控制[M].北京：科学出版社,1998)。从20世纪90年代中期开始，先后有研究将滑模变结构控制应用到交流伺服系统的控制中。为了进一步解决传统滑模控制中存在的稳态误差问题，可以在滑模面的设置中引入积分项。滑模面中加入积分项可以让系统稳态误差减少、有效削弱抖振的效果、增强控制器的稳定性(庄开宇.变结构控制理论若干问题研究及其应用：(博士学位论文).杭州：浙江大学,2002)。

针对无刷直流电机的速度控制，现有技术所设置的积分滑模面S定义如下：

S=e(t)+c∫0te(τ)dτ]]>

根据该积分滑模面S设置得到的控制量如下：

i=(c-a)e+aωref+ω·refh+ksgn(S)]]>

其中，J定义为电机的转动惯量，ω_ref为电机给定转速，n_p定义为电机的极对数，ψ_f定义为永磁体与定子交链的磁链，d为系统集总扰动，包括外部干扰及系统参数不确定项，为扰动观测器观测的扰动，B定义为阻尼系数，sgn()为符号函数，k定义为切换增益。其中开关切换增益k需满足：k＞|d|/h，当系统扰动相对较大时，k也相对较大，导致系统抖振严重。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于端电压检测的无位置传感器轮毂式永磁电机的电动自行车正弦波控制方法，通过实现电机的高性能转速跟随控制，达到减小系统抖动的目的。

技术方案：一种基于积分滑模和扰动观测器的电动自行车控制方法，包括电机，其特征在于，包括积分滑模控制器、扰动观测器

以下步骤：

1)利用采样电阻对电动自行车的母线电流ii进行采样；

2)通过霍尔传感器获得电动自行车电机的转子位置并计算出电机实际速度ω；

3)利用速度给定值ω_ref与步骤(2)中电机实际运行速度ω的差值e(t)，构造积分滑模面S；

4)根据步骤3)中的积分滑模面S设置积分滑模转速控制器进行转速调节，从而得到电流控制量i₀；