[发明专利]一种混合动力车BSG系统自抗扰控制器构造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种混合动力车BSG系统自抗扰控制器构造方法，属于混合动力车带式驱动启动发电机（以下简称为BSG）控制技术领域。 

背景技术

混合动力车BSG系统是一个强耦合的非线性时变复杂系统，在实际运行过程中系统参数会发生突变，而且还存在一些比较严重的外部扰动，因此要实现混合动力车BSG系统的高品质控制是十分困难的。

混合动力车BSG系统比较常规的控制方法一般为PID控制，然而传统的PID控制方法具有如下缺点：（1）由于线性参数之间的组合往往不具有最优选择，容易造成系统快速性与超调量之间的矛盾；（2）由于系统实际输出信号是光滑信号，而系统的给定信号则是不光滑信号，因此将不光滑的输入信号作为光滑的输出信号的给定值，将会引起系统输出的振荡和不稳定；（3）PID控制方法中的积分控制是为了消除系统静差，然后积分作用会导致系统稳定性变差，振荡更加剧烈，还有可能会导致积分饱和现象。而自抗扰控制方法通过安排过渡过程很好地解决了快速性与超调问题之间的矛盾，并且扩张状态观测器可以在不采用积分作用的前提下也能达到系统无静差，避免了积分控制的副作用，该方法还能使系统在控制对象参数发生突变或遭遇外部干扰时获得到较好的控制效果，具有很强的鲁棒性、和抗干扰能力。因此为了克服传统PID控制方法的不足之处，十分有必要研究混合动力汽车用BSG系统的自适应控制方法。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种混合动力车BSG系统自抗扰控制器的构造方法，采用该方法构造的自抗扰控制器可以将影响BSG系统动态特性的干扰归结为“扰动”加以观测和补偿，具有很强的静动态特性、鲁棒性和工程实用价值。 

本发明的技术方案是：

一种混合动力车BSG系统自抗扰控制器构造方法，具体包括如下步骤：

1）将电流控制模块、扩展逆变器控制模块、混合动力车BSG、电流检测模块、以及速度角度检测与计算模块作为一个整体构成复合被控对象；其中电流控制模块的输出为扩展逆变器控制模块的输入，扩展逆变器控制模块的输出同时作为混合动力车BSG和电流检测模块的输入，混合动力车BSG的输出作为速度角度检测与计算模块的输入；复合被控对象的输入为给定q轴电流                                               ，输出为混合动力车BSG实际转速；

2）根据复合被控对象的输入输出信号构建二阶扩张状态观测器，其中二阶扩张状态观测器的输入信号为复合被控对象的输出转速信号、以及复合被控对象的输入信号与模糊补偿器输出信号的组合；二阶扩张状态观测器的输出信号为和，用来跟踪复合被控对象的输出转速信号，用来跟踪系统的未知扰动；

3）一阶跟踪微分器根据被控对象能力以及控制需要给转速指令参考值安排合适的参考轨迹过渡过程，从而得到光滑过渡信号；

4）将一阶跟踪微分器的输出信号与二阶扩张状态观测器的一个输出信号进行比较，确定出系统误差，该误差作为非线性PID控制器的输入信号；

5）将二阶扩张状态观测器的一个输出信号与模糊补偿器的输出信号相叠加之后，经过可调参数得到信号，该信号与非线性PID控制器的输出信号相结合作为复合被控对象的输入给定，即；

6）将一阶跟踪微分器、非线性PID控制器、二阶扩张状态观测器以及模糊补偿器共同构成自抗扰控制器，控制复合被控对象。

进一步，步骤1）中，电流控制模块是由q轴电流调节器与d轴电流调节器先行并联，再与Park逆变换器串联而成；扩展逆变器控制模块由SVPWM模块与电压源逆变器串联构成，其中SVPWM模块输出六路PWM信号驱动电压源逆变器；电流检测模块由Clark变换器与Park变换器相串联构成；速度角度检测与计算模块由位置传感器与速度和角度计算部分串联构成；其中速度和角度计算部分的一个输出为角度，该信号同时输给Park逆变换器与Park变换器，提供坐标变换时的角度信息。

进一步，步骤2）中，二阶扩张状态观测器的输入输出关系为：

，

其中，，

，、、、、、、为可调参数；为转速估计的微分；为未知扰动估计的微分；为系统动态扰动总和。

进一步，步骤3）中，一阶跟踪微分器的输入输出关系为：

，

其中，；、、为可调参数。

进一步，步骤5）中，非线性PID控制器的输入输出关系为：

其中，；、、为可调参数。

本发明的有益效果是：