[发明专利]一种鲁棒前馈控制器与高频增益补偿器优化方法

权利要求书

1.一种鲁棒前馈控制器与高频增益补偿器优化方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1：建立以手力力矩T_h、电机助力力矩T_m和地面阻力矩T_load为输入，管柱上管柱与中间轴连接处扭杆上的力矩传感器所采集的力矩传感器信号T_se为输出的电动助力转向系统数学模型；

步骤2：通过微分方程的拉普拉斯变换整理得到：以电机助力力矩T_m为输入，力矩传感器信号T_se为输出的传递函数G_ms(s)；以手力力矩T_h为输入、力矩传感器信号T_se为输出的传递函数G_hs(s)；以地面作用给车的地面阻力矩T_load为输入、力矩传感器信号T_se为输出的传递函数G_ls(s)；

步骤3：建立以力矩传感器信号T_se为输入、目标力矩T_cmd为输出的力矩控制环控制策略，所述电机助力力矩T_m利用力矩控制环中与力矩传感器信号T_se的函数映射关系得到，并通过动助力转向系统数学模型与力矩控制环得到对驾驶员的转向感觉产生显著影响的传递函数H_hs(s)；

步骤4：将力矩传感器信号T_se的变化作为EPS系统的主要扰动，力矩控制环利用二阶前馈控制器Q_ff(s)进行扰动补偿；

步骤5：将由主要扰动引起的EPS系统传递特性的变化视为系统的不确定性，建立包含估计的标称系统传递函数G_eq(jω)和标称可测扰动作用到过程输出的传递函数G_{d_eq}(jω)的内部模型控制结构；运用鲁棒控制理论，建立鲁棒前馈控制器的设计目标，并通过求解最优算法得到鲁棒二阶前馈控制器；

步骤6：通过增加高频增益补偿器H_hfg(s)调整控制器在高频段的控制效果。

2.根据权利要求1所述的一种鲁棒前馈控制器与高频增益补偿器优化方法，其特征在于，步骤3中，所述力矩控制环包括助力曲线和前馈控制器，所述助力曲线决定在某一车速下电机助力力矩T_m与力矩传感器信号T_se的函数映射关系为电机助力力矩等于助力增益a(T_se)乘以力矩传感器信号T_se：

T_m(s)＝a(T_se)·T_se(s)。

3.根据权利要求2所述的一种鲁棒前馈控制器与高频增益补偿器优化方法，其特征在于，步骤3中，所述传递函数H_hs(s)表达式为：

4.根据权利要求1所述的一种鲁棒前馈控制器与高频增益补偿器优化方法，其特征在于，所述步骤5中鲁棒前馈控制器的设计目标为：

。

其中W(s)为频率加权函数，设定了预期控制性能衰减尽可能少的频率范围。

5.根据权利要求4所述的一种鲁棒前馈控制器与高频增益补偿器优化方法，其特征在于，所述频率加权函数W(s)按下式进行频率加权：

W(s)＝(0.3s+1)/s。

6.根据权利要求1所述的一种鲁棒前馈控制器与高频增益补偿器优化方法，其特征在于，所述步骤6中高频增益补偿器等效传递函数H_hfg(s)为：

H_hfg(s)＝LG·H_lp(s)+HG·(1-H_lp(s))

其中LG为低频增益，HG为高频增益，低通滤波器的传递函数H_lp(s)为：

低通滤波器的截止频率ω_lp为EPS系统谐振峰频率。