[发明专利]一种基于非线性终端滑模算法的轮毂电机控制方法

权利要求书

1.一种基于非线性终端滑模面的轮毂电机控制方法，其特征在于包括以下几个步骤：

步骤S1：搭建轮毂电机的数学模型；

步骤S2：确定控制量输入，定义轮毂电机系统的状态常量x₁、x₂；

步骤S3：根据步骤S1搭建的电机模型和步骤S2的状态常量，设计终端滑模面s；

步骤S4：得到电机控制器的输入u(t)；

步骤S5：对轮毂电机进行控制；

步骤S6：对轮毂电机的转速ω进行检测，若符合收敛指令的要求，则结束控制；若不符合收敛指令的要求，则返回步骤S2重新控制；

所述步骤S1搭建轮毂电机的数学模型，具体过程如下：

轮毂电机的转矩方程为：

其中，L_d表示d轴磁滞系数，L_q表示q轴磁滞系数，i_d表示d轴电流值，i_q表示q轴电流值；

根据表贴式轮毂电机特点，L_d＝L_q＝L，化简轮毂电机转矩方程可得

可得轮毂电机的运动方程为：

其中T_L表示负载转矩；

所述步骤S2确定控制量输入，定义轮毂电机系统的状态常量，具体过程如下：

式中表示给定速度，ω表示输出速度，表示给定速度的微分，表示输出速度的微分，可得出

因为二阶非线性系统一般方程为

其中x₁表示轮毂电机输出角速度，x₂表示轮毂电机输出角加速度，表示角速度的微分，表示角加速度的微分，t表示响应时间，f(x,t)表示二阶响应，Δf(x,t)表示二阶响应的微分，T_L表示负载转矩，J表示电机转动惯量，P表示电机磁极对数，ψ表示永磁体磁滞系数，i_q表示q轴上电流值，b表示控制系数，u表示控制器控制式，d(t)表示外界扰动，令式中的为轮毂电机控制系统中的控制量输入u(t)，u(t)表示输入控制量，则

通过设计控制率，使得轮毂电机控制系统状态模量x＝[x₁,x₂]可在有限时间T内实现对期望状态x_d＝[x_1d,x_2d]的跟踪，式中x_1d表示x₁的期望状态值，x_2d表示x₂的期望状态值。

2.根据权利要求1所述的基于非线性终端滑模面的轮毂电机控制方法，其特征在于上述步骤S3设计终端滑模面s，具体过程如下：

定义误差向量为滑模函数设计为

s＝C(E-P)

其中e表示转速误差，表示转速误差的微分，滑模状态矢量C＝[c,1]，c表示滑模控制参数，终端滑模矢量p(t)表示终端滑模函数，表示终端滑模函数的微分，

为了使系统的状态模量x在时间T内实现对期望状态x_d＝[x_1d,x_2d]的状态追踪，设计了一种终端滑模切换面，定义P(0)＝E(0)，即p(0)＝e(0)，当切换面在指定时间T内实现收敛时，取t＝T，此时p(t)＝0,其中P(0)表示终端滑模向量的初始状态，E(0)为误差向量的初始状态，p(0)表示终端滑模函数的初始状态，e(0)表示转速误差的初始状态，表示终端滑模函数微分的初始状态，表示转速误差初始状态的微分，表示终端滑模函数的二阶微分；

构造终端函数p(t)的多项式：

其中a_ij为多项式系数，其中i,j＝0,1,2，都为常数，可通过方程求解得到，为转速误差初始状态的二阶微分。