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原文传递一种用于线控转向系统的角度伺服控制方法和装置

专利名称：	一种用于线控转向系统的角度伺服控制方法和装置
摘要：	本申请公开了一种用于线控转向系统的角度伺服控制方法和装置，角度伺服控制装置包括传动比获取装置、电机控制器、执行电机和电机监测装置。传动比获取装置用于获取决策期望转角数据，电机控制器用于依据决策期望转角数据驱动执行电机转动，执行电机为双三相永磁同步电机，用于为转向执行机构提供驱动力，电机监测装置用于监测执行电机的转角信号和三相绕组的电流信号。由于采用带有冗余绕组的双三相永磁同步电机作为执行电机来完成转向驱动功能，使得转向执行机构的角度伺服更准确、动态性能更强、鲁棒性更高，可以极大限度的消除转向抖振，因此具有广阔的市场应用前景。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京理工大学
发明人：	施国标;郭琮;王帅;刘廷阳;晏凯;刘宇
专利状态：	有效
申请日期：	2023-08-31T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-03T00:00:00+0800
申请号：	CN202311115836.1
公开号：	CN116985898A
代理机构：	深圳鼎合诚知识产权代理有限公司
代理人：	郭燕;彭家恩
分类号：	B62D5/04;B;B62;B62D;B62D5;B62D5/04
申请人地址：	100000 北京市海淀区中关村南大街5号
主权项：	1.一种用于线控转向系统的角度伺服控制装置，其特征在于，包括传动比获取装置、电机控制器、执行电机和电机监测装置：所述传动比获取装置用于获取所述线控转向系统输出的决策期望转角数据；所述决策期望转角数据用于表示车辆控制器的决策期望转角；所述电机控制器用于依据所述决策期望转角数据驱动所述执行电机转动，所述执行电机的转动角度为所述决策期望转角数据乘以传动比所得到转角值；所述执行电机用于为所述线控转向系统的转向执行机构提供驱动力，以实现转向控制功能；所述执行电机为双三相永磁同步电机，包括两套Y型连接的且间隔30°电角度的三相绕组；所述电机监测装置用于监测所述执行电机的转角信号和三相绕组的电流信号；所述电机控制器包括角度环设置装置、电流分配装置和电机矢量控制装置；所述角度环设置装置用于依据所述执行电机的转角信号和三相绕组的电流信号对所述执行电机的未知扰动进行估算；所述角度环设置装置还用于获取所述执行电机期望的q轴电流值，以对所述执行电机进行角度伺服控制；所述电流分配装置用于向所述执行电机输送驱动电流；所述电机矢量控制装置用于依据所述执行电机期望的q轴电流值对输入所述执行电机的两套三相绕组的电流进行分配，以实现对所述执行电机的矢量控制。 2.如权利要求1所述的角度伺服控制装置，其特征在于，所述角度环设置装置包括全局快速终端滑模位置控制器和指数收敛扰动观测器；所述全局快速终端滑模位置控制器用于获取所述执行电机期望的q轴电流值；所述指数收敛扰动观测器用于对所述执行电机的未知扰动进行估算。 3.如权利要求2所述的角度伺服控制装置，其特征在于，所述指数收敛扰动观测器用于对所述执行电机的未知扰动进行估算包括：将所述执行电机的转角信号和三相绕组的电流信号输入一预设的双三相永磁同步电机动力学模型和扰动观测器数学模型中，并由所述扰动观测器数学模型执行对所述执行电机的未知扰动进行估算；所述双三相永磁同步电机动力学模型为：；所述扰动观测器数学模型为：；其中，ωm为电机转速，为电机转速的一阶导数，θm为电机机械转角，/>为电机机械转角的一阶导数，/>为电机机械转角的二阶导数，P0为电机极对数，/> 为电机永磁体磁链，Jm为电机转子转动惯量，Bm为电机转子阻尼系数，TL为电机负载转矩的实际值，/>为电机负载转矩的估计值，ε为未知扰动的实际值，/>为未知扰动的估计值，/>为电机负载转矩估计值的一阶导数，/>为未知扰动估计值的一阶导数，K为预设常数，iq1和iq2分别为所述执行电机两套三相绕组各自的q轴电流值。 4.如权利要求3所述的角度伺服控制装置，其特征在于，所述扰动观测器数学模型的角度误差e按指数规律收敛，其表达式为e（Kt+C），其中，预设常数K的值决定所述指数收敛扰动观测器的收敛速度，t表示时间常数，C为预设常数。 5.如权利要求3所述的角度伺服控制装置，其特征在于，所述全局快速终端滑模位置控制器获取所述执行电机期望的q轴电流值包括：设定角度误差e的获取公式为： e=θm-θm；其中，e为角度误差，θm为电机期望机械角度，θm为电机机械转动角；设定全局快速终端的滑膜面S的获取公式为：；其中，S为全局快速终端滑膜面，为角度误差的一阶导数，α、β、p和q都是大于零的预设常数，p>q且都为奇数，e为角度误差；在所述滑膜面S上，当角度误差远离零点时，收敛时间由-αe项决定；当角度误差e靠近零点时，收敛时间由-βeq/p项决定; 设定趋近律公式为：；其中，为滑膜面的一阶导数，/>、/>、p0和q0都是大于零的预设常数，p0>q0且都为奇数；当滑膜面S远离零点时，收敛时间由项决定；当靠近零点时，收敛时间由项决定；设定角度伺服控制公式为：；其中，为期望机械角度的二阶导数，/>和/>分别为所述执行电机两套三相绕组各自期望的q轴电流值。 6.一种用于线控转向系统的角度伺服控制方法，其特征在于，包括：获取所述线控转向系统输出的决策期望转角数据；所述决策期望转角数据用于表示车辆控制器的决策期望转角；依据所述决策期望转角数据驱动执行电机转动，所述执行电机的转动角度为所述决策期望转角数据乘以传动比所得到转角值；其中，所述执行电机用于为所述线控转向系统的转向执行机构提供驱动力，以实现转向控制功能；所述执行电机为双三相永磁同步电机，包括两套Y型连接的且间隔30°电角度的三相绕组；监测所述执行电机的转角信号和三相绕组的电流信号，并依据所述执行电机的转角信号和三相绕组的电流信号对所述执行电机的未知扰动进行估算；获取所述执行电机期望的q轴电流值，并依据所述执行电机期望的q轴电流值对输入所述执行电机的两套三相绕组的电流进行分配，以实现对所述执行电机的矢量控制。 7.如权利要求6所述的角度伺服控制方法，其特征在于，所述对所述执行电机的未知扰动进行估算包括：将所述执行电机的转角信号和三相绕组的电流信号输入一预设的双三相永磁同步电机动力学模型和扰动观测器数学模型中，并由所述扰动观测器数学模型执行对所述执行电机的未知扰动进行估算；所述双三相永磁同步电机动力学模型为：；所述扰动观测器数学模型为：；其中，ωm为电机转速，为电机转速的一阶导数，θm为电机机械转角，/>为电机机械转角的一阶导数，/>为电机机械转角的二阶导数，P0为电机极对数，/> 为电机永磁体磁链，Jm为电机转子转动惯量，Bm为电机转子阻尼系数，TL为电机负载转矩的实际值，/>为电机负载转矩的估计值，ε为未知扰动的实际值，/>为未知扰动的估计值，/>为电机负载转矩估计值的一阶导数，/>为未知扰动估计值的一阶导数，K为预设常数；iq1和iq2分别为所述执行电机两套三相绕组各自的q轴电流值。 8.如权利要求7所述的角度伺服控制方法，其特征在于，所述扰动观测器数学模型的角度误差e按指数规律收敛，其表达式为e（Kt+C），其中，预设常数K的值决定所述指数收敛扰动观测器的收敛速度，t表示时间常数，C为预设常数。 9.如权利要求7所述的角度伺服控制方法，其特征在于，所述获取所述执行电机期望的q轴电流值，包括：设定角度误差e的获取公式为： e=θm-θm；其中，e为角度误差，θm为电机期望机械角度，θm为电机机械转动角；设定全局快速终端的滑膜面S的获取公式为：；其中，S为全局快速终端滑膜面，为角度误差的一阶导数，α、β、p和q都是大于零的预设常数，p>q且都为奇数，e为角度误差；在所述滑膜面S上，当角度误差远离零点时，收敛时间由-αe项决定；当角度误差e靠近零点时，收敛时间由-βeq/p项决定; 设定趋近律公式为：；其中，为滑膜面的一阶导数，/>、/>、p0和q0都是大于零的预设常数，p0>q0且都为奇数；当滑膜面S远离零点时，收敛时间由项决定；当靠近零点时，收敛时间由项决定；设定角度伺服控制公式为：；其中，为期望机械角度的二阶导数，/>和/>分别为所述执行电机两套三相绕组各自期望的q轴电流值。 10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述介质上存储有程序，所述程序能够被处理器执行以实现如权利要求6至9中任一项所述的角度伺服控制方法。
所属类别：	发明专利