[发明专利]基于观测器的电动车永磁同步电机系统误差补偿控制方法

说明书

本发明公开了一种基于观测器的电动车永磁同步电机系统误差补偿控制方法。该方法针对电动汽车电机驱动和控制系统中存在的非线性以及铁损的问题，在传统的反步设计方法中引入命令滤波技术，通过引入补偿机制，减小了滤波产生的误差，提高了控制精度，并成功地克服了在传统反步控制中由于连续求导所引起的“计算爆炸”问题；本发明通过降维观测器来估算永磁同步电机的转子角速度，同时利用模糊逻辑系统逼近电机驱动系统中的非线性函数，将命令滤波反步技术与自适应方法结合起来构造控制器；本发明方法能够使电机运行能快速达到稳定状态，更适合像电动汽车驱动系统这样需要快速动态响应的控制对象。

技术领域

本发明属于电动汽车电机调速控制技术领域，尤其涉及一种基于观测器的电动车永磁同步电机系统误差补偿控制方法。

背景技术

国际金融危机以来，美、欧、日、韩等发达国家都在推动汽车产业的转型发展。电动汽车(EV)是21世纪清洁、高效和可持续的交通工具，因而在全球范围内形成了发展新能源汽车的新一轮热潮。在所有技术创新中，电机驱动具有极其重要的地位，因为未来的驱动方式必须具有低能耗、高环保、可持续性强等特点。

电动汽车包括电机驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统和完成既定任务的工作装置等。电机驱动及控制系统是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点。电动汽车是汽车工业的一个重要分支，电动汽车的发展对于能源安全以及环境保护有着重大的意义。近年来，对于电动汽车的关注日益增高，与此同时，对高效、可靠、经济的电机驱动技术的需求也日益紧迫。因此，电动汽车动力系统的研究受到了国内外学者的广泛关注。

由于考虑铁损的永磁同步电机的动态数学模型受电机参数变化、负载扰动、对象未建模和非线性动态等不确定性因素影响的特点，因此对于电动汽车上永磁同步电机需要一套更复杂的控制方法。实际应用中，为满足对电动汽车上永磁同步电机的更高控制要求，提出了模糊逻辑控制、反步法控制和滑模控制等基于最近现代控制理论的控制策略。所有的这些方法都假定可以得到动态系统方程。反步法是一种控制具有不确定性、非线性的系统，尤其是那些不满足给定条件的系统的方法。反步法最大的优点是可以用虚拟控制变量简化原始的高阶系统，从而最终的输出结果可以通过合适的Lyapunov方程来自动的得到。

然而，传统反步控制中对虚拟控制函数进行连续求导，容易引起“计算爆炸”问题。此外，经典控制需要使用传感器直接测量系统的状态变量信息，但传感器的应用仍然存在许多问题，如成本高、可靠性低、以及由于振动造成的性能下降问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于观测器的电动车永磁同步电机系统误差补偿控制方法，该方法通过降维观测器估算考虑铁损的永磁同步电机的转子角速度，通过命令滤波技术克服“计算爆炸”问题，同时通过引入误差补偿机制来减小命令滤波产生的误差，利用模糊逻辑系统逼近考虑铁损的永磁同步电机驱动系统中未知的非线性函数，并与自适应反步法结合起来构造控制器，从而实现对永磁同步电机位置的高效跟踪控制。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于观测器的电动车永磁同步电机系统误差补偿控制方法，包括如下步骤：

a建立考虑铁损的永磁同步电机的动态数学模型：