[发明专利]磁齿轮复合电机车辆转向系统的控制系统及电动汽车

说明书

本发明实施例提供一种磁齿轮复合电机车辆转向系统的控制系统及电动汽车，系统包括编码器、位移估计装置、差值计算装置、自适应对角递归小脑模型控制器、电流控制器和PWM逆变器。自适应对角递归小脑模型控制器输出控制量经过电流控制器和PWM逆变器输出给磁齿轮复合电机，再将负载和磁齿轮复合电机的混合信号传递给编码器，由编码器检测出磁齿轮复合电机的转速，位移估计装置计算出估计角速度位移，并和参考角速度位移做差后传递给自适应对角递归小脑模型控制器实现闭环追踪控制，以实现控制磁齿轮复合电机的实际转子角度能够去追踪所设定的旋转角度指令，有效实现有效抑制车辆横向运动中的不稳定因素，并对外界干扰具有较强的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，更具体地说，涉及磁齿轮复合电机车辆转向系统的控制系统及电动汽车。

背景技术

电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。近年来交通案例表明电动汽车的系统稳定性是导致交通事故发生的一个重要原因。不稳定的车辆动态横向行为会产生不稳定因素，导致车辆失控。

电动汽车的磁齿轮复合电机车辆转向系统是一个非线性和时变的系统，整个系统的参数变化、外力干扰与摩擦力都会影响到系统控制的准确性。目前控制方法将转向系统作为一个整体控制，而忽略了外部扰动(例如路面的不规则性，由驱动齿轮引起的反冲以及阵风引起的扰动等)，导致转向系统控制的不稳定。

发明内容

有鉴于此，本发明提出磁齿轮复合电机车辆转向系统的控制系统及电动汽车，欲实现提高电动汽车行驶过程中转向系统的安全稳定性的目的。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

第一方面，本发明提供一种磁齿轮复合电机车辆转向系统的控制系统，包括：

编码器，用于从负载和磁齿轮复合电机的混合信号中检测所述磁齿轮复合电机的转速；

位移估计装置，用于根据所述转速计算得到估计角速度位移；

差值计算装置，用于将所述估计角速度位移与参考角速度位移做差后，得到偏差值；

自适应对角递归小脑模型控制器，用于根据所述偏差值计算得到控制量；

电流控制器，用于根据所述控制量和PWM逆变器输出的驱动信号，计算得到占空比信息输出至所述PWM逆变器；以及

所述PWM逆变器，用于在所述占空比信息的作用下输出驱动信号至所述磁齿轮复合电机，以驱动所述磁齿轮复合电机工作。

可选的，所述磁齿轮复合电机车辆转向系统的数据模型为：

定义动能为T_M，位能为V_M，

式(1)和(2)中，J_m为电机转动惯量系数，M_r为转向齿轮条质量，r_z为转向轴齿轮半径，p为转向齿轮条位移，K_m为磁齿轮复合电机转轴转矩，θ_m为转向柱转向角，K_t为转向轴齿轮条扭转，T_L为轮胎与路面的总负载转矩；

根据欧拉-拉格朗日方程推导出所述磁齿轮复合电机车辆转向系统的数据模型为：

式(3)中F_E表示为广义外力扰动，q_i分别表示为θ_m和P；