[发明专利]永磁DC马达的前馈控制

说明书

本发明描述了用于马达控制系统的技术方案，该马达控制系统包括前馈控制模块以控制由马达产生的输出转矩。前馈控制包括基于输入转矩信号为马达计算第一电压指令。此外，前馈控制包括基于马达的电刷压降和马达的反EMF压降为马达计算第二电压指令。此外，前馈控制包括通过对第一电压指令和第二电压指令求和来为马达计算电压指令。此外，前馈控制包括将电压指令发送到马达以产生输出转矩。本文描述的技术方案有助于使用前馈控制，并提供了以下优点：当位置或速度传感器可用时，使用前馈控制不需要电流传感器，从而节省了成本；由于马达控制系统的开环特性，前馈控制减少了不稳定性；以及前馈控制提供基于PMDC的驱动系统的容错控制操作。

技术领域

本申请大致涉及永磁DC马达(PMDC马达)，并且具体地涉及促进这种马达的前馈转矩和电流控制。

背景技术

永磁DC(PMDC)马达广泛用于运动控制应用，例如电动助力转向(EPS)系统、动力工具等。PMDC马达驱动的转矩控制通过利用测量的电流反馈(通过电流测量电路)的电流调节来执行。以这种方式执行的反馈电流控制提供了可调电流(并因此转矩)控制带宽特性，改进的干扰抑制和对建模不确定性的降低的灵敏度。使用具有反馈控制操作的PMDC马达驱动的另一个优点是控制不需要位置或速度测量。然而应该注意的是，马达速度是增强系统控制性能的重要信号，因为它可以用于功率限制、补偿器增益调度和其他类似的控制特征。

PMDC马达驱动的前馈电流和转矩控制是另一种操作模式。前馈控制模式需要精确的机器模型，包括非线性(例如电刷压降)，并且具有低带宽(受采样率限制)和差的干扰抑制性能特性。然而，它通常不易于不稳定(由于开环性质)并且是无噪声的，因为通常不需要电流传感器来实现前馈控制。此外，与反馈控制系统相比，前馈控制系统的噪声传输特性较低。

因此，期望使用前馈电流控制来在诸如EPS系统、动力工具等应用中操作PMDC马达。

发明内容

根据一个或多个实施例，马达控制系统包括前馈控制模块，以控制由马达产生的输出转矩。前馈控制包括基于输入转矩信号计算用于马达的第一电压指令。此外，前馈控制包括基于马达的电刷压降和马达的反EMF压降计算用于马达的第二电压指令。此外，前馈控制包括通过对第一电压指令和第二电压指令求和来计算马达的电压指令。此外，前馈控制包括将电压指令发送到马达以产生输出转矩。

此外，一个或多个实施例描述了一种用于使用前馈控制来控制马达的方法，该马达是永磁体DC。所述方法包括马达控制系统基于输入转矩信号计算用于马达的第一电压指令。所述方法还包括马达控制系统基于马达的电刷压降和马达的反EMF压降计算用于马达的第二电压指令。所述方法还包括马达控制系统通过对第一电压指令和第二电压指令求和来计算马达的电压指令。所述方法还包括马达控制系统向马达发送电压指令以产生输出转矩。

此外，描述了包括马达和马达控制系统的系统的一个或多个实施例。马达控制系统包括控制器模块，该控制器模块通过前馈电流控制来控制马达的输出转矩。前馈电流控制包括基于输入转矩信号计算用于马达的第一电压指令。前馈电流控制还包括基于马达的电刷压降和马达的反EMF压降计算用于马达的第二电压指令。前馈电流控制还包括通过对第一电压指令和第二电压指令求和来计算马达的电压指令。前馈电流控制还包括将电压指令发送到马达以产生输出转矩。

从以下结合附图的描述，这些和其他优点和特征将变得更加清晰。

附图说明

在说明书结尾的权利要求中特别指出并清楚地声明被视为是本发明的主题。通过以下结合附图的详细描述，本发明的前述和其他特征以及优点将变得清晰，其中：

图1是包括转向系统的车辆的示例性实施例；

图2描绘了根据一个或多个实施例的PMDC马达电气系统被控对象模型的框图；

图3描绘了根据一个或多个实施例的用于前馈电流(和转矩)控制的系统的框图；