[发明专利]一种电动汽车EPS用永磁电机复合控制器的构造方法

说明书

本发明公开一种电动汽车EPS用永磁电机复合控制器的构造方法，由电流给定模块、角度给定模块、模糊PID调控模块、转矩抗扰动模块、位置调节模块共同构成，对EPS电机系统实现控制，EPS电机系统的输入是同步旋转坐标系下电压，输出是转子位置角和电流的合成电流，模糊PID调控模块的输入为参考电流和合成电流，输出为控制电压分量；转矩抗扰动模块的输入是合成电流和电机转子位置角，输出是控制电压分量；位置调节模块的输入为参考角度和电机转子位置角，输出为控制电压分量；控制电压分量对应求和得到合成电压，利用模糊算法实现PID参数的自适应调整，利用优化转矩计算模块实现转矩的分类输出，通过误差反馈控制模块输出所需要的控制电压。

技术领域

本发明属于电动汽车驱动及传动控制技术领域，特别适用于一种电动汽车EPS(电动助力转向系统)用的交流电机控制系统。

背景技术

汽车操纵的稳定性和可控性与转向系统的性能密切相关，汽车转向系统大致经历了以下几个发展阶段：机械传动系统、液压助力转向、电控液压助力转向、电动助力转向(EPS) 以及线控转向(SBW)。EPS取消了液压装置，不仅降低了整车能耗，还为电动汽车实现主动转向、自动驾驶提供了基础。由于直流电机的电刷和换向器会因为滑动接触造成磨损，导致应用直流电机的EPS系统故障多，可靠性低，而永磁电机因具备体积小、效率高等诸多优点，已经逐渐成为EPS系统新的驱动电机。

EPS控制器根据车速大小、方向盘扭矩及车辆当前的行驶状态，确定目标电流的大小，通过电机控制算法使助力电机输出期望的助力力矩。目前的EPS助力电流控制算法大都采用PID控制算法，PID控制算法简单、易于离散化，但是它易超调、鲁棒性差，并且容易出现微分膨胀及积分饱和，造成响应速度慢，因此，改进助力电流控制算法对改善EPS系统性能具有重要意义。EPS作为一种车载力矩伺服系统，不同于工业上常用的位置与速度伺服系统，其对于助力电机输出转矩的品质有较高的要求：一方面要求助力电机在各种转向工况下输出的助力转矩都能够快速、准确地跟踪目标转矩，无转向迟滞感，另一方面要求电机输出的转矩平滑、波动小，以保证良好的驾驶舒适性。

中国专利申请号为202010195811.7、名称为“一种汽车EPS转向系统无位置传感器控制器”文献中公开的控制器，其针对用于EPS系统无位置传感器，通过离散角度判断模块，实现对电机位置角度的精确估算，然而EPS作为力矩伺服系统，无位置传感器的存在使得信号传递延迟，转矩的波动增大，最终影响电机的控制精度和性能。

发明内容

本发明的目的是针对电动汽车EPS用电机控制器中的电机转矩波动、稳态跟踪精度以及信号延迟等问题，提出一种电动汽车EPS用永磁电机复合控制器的构造方法，运用多种融合算法实现EPS系统的动态精准控制，特别是对电流、转矩以及角度的独立控制，使各个控制因素既相互联系又相互独立。

本发明一种电动汽车EPS用永磁电机复合控制器的构造方法采用的技术方案是包括以下步骤：

步骤A：构造包括有永磁同步电机的EPS电机系统，EPS电机系统的输入是同步旋转坐标系下电压v_d,v_q，输出是转子位置角θ和电流i_d,i_q的合成电流I_s；

步骤B：由第一个微分模块、PID调节模块和模糊算法调节模块构成PID调控模块，模糊PID调控模块的输入为参考电流以及合成电流I_s，输出为控制电压分量v_d1,v_q1；

步骤C：由优化转矩计算模块、非线性误差反馈控制模块、扩展状态观测器、增益补偿模块和电压变换模块构成转矩抗扰动模块，优化转矩计算模块、非线性误差反馈控制模块、增益补偿模块和电压变换模块依次串联，转矩抗扰动模块的输入是合成电流I_s和电机转子位置角θ，输出是控制电压分量v_d2，v_q2；