利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2020100451872
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-08-18
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种开关磁阻轮毂电机减振及脉动抑制复合控制系统构造方法,其特征是具有以下步骤:

步骤A:构造以开关驱动信号S为输入,以开关磁阻轮毂电机的位置角θ、速度ω和相电流Iph为输出的开关磁阻轮毂电机系统(10);

步骤B:构造以实时转矩Te、转速ω和参考转速ωr为输入,以参考转矩Tr为输出的抗干扰滑模速度控制模块(30);构造以所述的参考转矩Tr、转速ω为输入,以参考电流Ir*、开通角θon和导通角θp为输出的转矩脉动抑制非线性优化模块(40);构造以参考电流Ir、相电流Iph、开通角θon、导通角θp和位置角θ为输入,以开关信号ST为输出的电流控制器模块(50);构造以所述的参考转矩Tr为输入、以参考径向力Fr为输出的转矩与径向力耦合模块(70);构造以所述的参考径向力Fr为输入、以开关信号SF为输出的直接径向力迟滞控制器(80);构造以转矩变化值σT、径向力变化值σF和参考电流Ir*为输入,以所述的参考电流Ir为输出的参考电流调节模块(60);

步骤C:由速度给定模块(21)、转矩实时查表模块(22)、转矩脉动计算模块(23)、径向力实时查表模块(24)、径向力脉动计算模块(25)、抗干扰滑模速度控制模块(30)、转矩脉动抑制非线性优化模块(40)、电流控制器模块(50)、参考电流调节模块(60)、转矩与径向力耦合模块(70)、直接径向力迟滞控制器(80)、逻辑与模块(90)构造开关磁阻轮毂电机减振及脉动抑制复合控制系统;所述的速度给定模块(21)输出参考转速ωr至抗干扰滑模速度控制模块(30);所述的开关磁阻轮毂电机系统10输出的位置角θ和相电流Iph信号分别输入至径向力实时查表模块(24)、转矩实时查表模块(22)和电流控制器模块(50)中,速度ω分别输入至抗干扰滑模速度控制模块(30)和转矩脉动抑制非线性优化模块(40)中;转矩实时查表模块(22)输出实时转矩Te,径向力实时查表模块(24)输出实时径向力Fs,实时转矩Te分别输入到转矩脉动计算模块(23)和抗干扰滑模速度控制模块(30)中,径向力实时查表模块(24)输出的实时径向力Fs分别输入到径向力脉动计算模块(25)和直接径向力迟滞控制器(80)中,电流控制器模块(50)输出的开关信号ST和直接径向力迟滞控制器(80)输出的开关信号SF共同输入至逻辑与模块(90)中,逻辑与模块(90)输出实际开关信号S至开关磁阻轮毂电机系统(10),实现减振及脉动抑制的复合控制。

2.根据权利要求1所述的开关磁阻轮毂电机减振及脉动抑制复合控制系统构造方法,其特征是:步骤B中,由抗干扰滑模观测器(32)和滑模速度控制器(31)相串联构成抗干扰滑模速度控制模块(30),抗干扰滑模观测器(32)的输入值是实时转矩Te和速度ω,其输出值是实时干扰值 滑模速度控制器(31)的输入值是实时干扰值 速度ω和参考转速ωr,其输出值是参考转矩Tr;滑模速度控制器(31)由式得到,参考转矩值

s为切换函数;η为等速趋近系数;k为指数趋近系数;x为系统状态变量;α取1.4;β取

1.2;σ取0.3;J为转动惯量;D为阻尼系数;TL为负载转矩。

3.根据权利要求1所述的开关磁阻轮毂电机减振及脉动抑制复合控制系统构造方法,其特征是:步骤B中,由训练测试样本和最小二乘支持向量回归机(41)构成转矩脉动抑制非线性优化模块(40),使用有限元方法获得不同参考转矩Tr及转速ω下转矩脉动最小时的参考电流Ir*、开通角θon和导通角θp,并作为非线性建模的训练测试样本输入给最小二乘支持向量回归机(41),得到回归模型。

4.根据权利要求1所述的开关磁阻轮毂电机减振及脉动抑制复合控制系统构造方法,其特征是:步骤B中,由实时角度控制模块(51)、电流斩波控制模块(53)和逻辑或模块(52)构成电流控制器模块(50),实时角度控制模块(51)和电流斩波控制模块(53)的输出端连接逻辑或模块(52)的输入端,实时角度控制模块(51)的输入值是开通角θon、导通角θp和实时的位置角θ,输出的是开关信号S1,电流斩波控制模块(53)的输入值是参考电流Ir和相电流Iph,输出的是开关信号S2,逻辑或模块(52)根据开关信号S1、S2进行处理,输出开关信号ST。

5.根据权利要求1所述的开关磁阻轮毂电机减振及脉动抑制复合控制系统构造方法,其特征是:步骤B中,通过式 计算出某一个电流下半个电

气周期内转矩的平均值Tm和径向力的平均值Fm,获得转矩的平均值Tm和径向力的平均值Fm的关系式Fr=f(Tr),构造出转矩与径向力耦合模块(70)。

6.根据权利要求1所述的开关磁阻轮毂电机减振及脉动抑制复合控制系统构造方法,其特征是:步骤B中,设定迟滞带在区间[-ΔF*,ΔF*]内,将参考径向力Fr和实时径向力Fs之差Fr-Fs与控制参数ΔF*作比较,当参考径向力Fr和实时径向力Fs之差Fr-Fs大于控制参数ΔF*时,输出开关信号SF为1;当参考径向力Fr和实时径向力Fs之差Fr-Fs小于-ΔF*时,输出开关信号SF为0;当参考径向力Fr和实时径向力Fs之差Fr-Fs在区间[-ΔF*,ΔF*]内时,输出开关信号SF保持原有值,构造出直接径向力迟滞控制器(80)。

7.根据权利要求1所述的开关磁阻轮毂电机减振及脉动抑制复合控制系统构造方法,其特征是:步骤B中,当径向力变化值σF大于其变化上限值εF时,电流增量δI等于常数值+ΔI,当径向力变化σF不大于其变化上限值εF时,则判断转矩变化值σT是否大于转矩上限值εT,当转矩变化值σT大于其上限值εT时,则电流增量δI等于常数值-ΔI;当转矩变化值σT不大于其上限εT时,电流增量δI等于0;利用式Inew[k]=Ir[k-1]+δI更新k时刻输出的参考电流Inew*[k],利用式Ir[k]=max(Inew[k],Ir[k])将参考电流Inew[k]与转矩脉动抑制非线性优化模块(40)输出的参考电流Ir*[k]比较,取它们中的最大值作为k时刻调节后的参考电流Ir[k],构造出参考电流调节模块(60),Ir[k-1]为k-1时刻的参考电流。

8.根据权利要求1所述的开关磁阻轮毂电机减振及脉动抑制复合控制系统构造方法,其特征是:步骤C中,转矩脉动计算模块(23)通过式 计算出一个电气

周期内总转矩变化值σT:径向力脉动计算模块(25)通过式 计算出一

个电气周期内径向力变化值σF,Tm,Fr分别是一个电周期内总转矩和参考径向力的平均值;τ是电周期时长。