[发明专利]一种汽车EPS转向系统无位置传感器控制器

说明书

本发明公开汽车控制领域中的一种汽车EPS转向系统无位置传感器控制器，由EPS状态反馈控制器、带通滤波器、标幺化模块、离散角度判断模块、低通滤波器、两相高频电压计算模块、2s/2r坐标变换模块、3s/2s坐标变换模块、角度初始化模块和低通滤波器组成，EPS状态反馈控制器与两相高频电压计算模块并联后连接EPS转向系统的输入端，EPS转向系统输出端与3s/2s坐标变换模块串联，3s/2s坐标变换模块输出端与第二低通滤波器、2r/2s坐标变换模块、EPS状态反馈控制器依次串联形成局部闭环控制，通过离散角度判断模块，实现对电机位置角度的精度估算，避免系统延迟、抖振等缺陷，通过EPS状态反馈控制器替代传统的串联闭环控制系统，提高系统的控制精度。

技术领域

本发明属于汽车控制领域，特别涉及汽车的EPS转向系统无位置传感器控制器，适用于对汽车EPS转向系统进行控制。

背景技术

随着汽车电子技术以及控制技术的不断创新发展，汽车转向助力系统从传统的纯机械式转向系统到逐渐发展及完善的液压助力转向系统再到后来的新型电控液压助力转向系统，而现如今大范围推广使用的是电动助力转向系统，即EPS系统。EPS系统采用的是助力电机提供转向助力，其助力的大小由电控系统直接进行控制。这种用电机控制助力的方法与以前的液压助力转系统相比，电动助力转向系统可以节约能源，并且十分环保。

EPS系统的动力源是靠助力电机来提供的，其结构主要包括了转矩传感器、助力电机、减速机构以及电机电子控制单元。它取消了液压系统，独立于发动机工作，降低了能量消耗；EPS系统只采用机械连接和电信号控制，效率较高，有利于底盘集成控制；由于直流电机具备良好的启动和调速性能，使其广泛运用于EPS系统，但是电刷和换向器的滑动接触造成了机械磨损和火花，形成一个无线电干扰源，使直流电机故障多、可靠性低。而目前永磁同步电机因具有体积小、效率高、功率因素高等诸多优点，已发展为替代EPS系统直流电机的新型转向电机，即EPS永磁同步电机。

EPS系统作为力矩伺服系统，需要快速准确响应的电机助力矩，同时对力矩的脉动非常敏感，因此电机的稳定可靠运行依赖于电机控制技术。在实际的工业控制系统尤其是高性能的调速场合，位置传感器是重要的采集转子位置信号的元件，但是在高低温、潮湿等环境下可能发生故障导致传感器精度降低甚至损坏，这将影响电机运行稳定性和可控性。同时安装的位置传感器会增加驱动系统的成本以及驱动系统的体积和复杂性。因此，电机无位置传感器的控制研究是非常必要的。

传统无位置传感器控制方法是通过高频信号注入，在位置传感控制中采用外差解调技术，由于外差解调存在惯性环节，因此转子位置信号的估算存在延迟，这将直接影响电机的调速性能。

发明内容

本发明的目的是针对EPS永磁同步电机现有无位置传感器控制方案的缺陷，提供一种能有效提高电机无位置传感器控制精度，特别是瞬态工况下高性能控制的汽车EPS转向系统无位置传感器控制器。