[发明专利]一种电动汽车永磁同步电机自抗扰控制方法

权利要求书

1.一种电动汽车永磁同步驱动电机自抗扰控制方法，包括一阶ADRC速度控制器、d轴PI电流控制器、q轴PI电流控制器、SVPWM生成模块、三相逆变模块、永磁同步电机，其特征在于：所述的一阶ADRC速度控制器包括跟踪微分控制器、改进型扩张状态观测器、改进型非线性误差反馈控制律，所述的改进型扩张状态观测器和所述的改进型非线性误差反馈控制律中的非线性函数是将连续函数、二次多项式与传统非线性函数fal(e,a,δ)相结合后的一种连续光滑的非线性函数Lfal(e,a,δ)，相比传统非线性函数fal(e,a,δ)在原点附近的收敛性更好，且曲线更加连续光滑，并以此非线性函数为基础设计永磁同步电机转速环一阶ADRC控制器，具体实现步骤如下：

步骤一：根据永磁同步电机运动方程，得到电机转速环方程为：

式中：i_q为q轴定子电流；ω为机械角速度；ψ_f为永磁体磁链；p_n为极对数；T_L为负载转矩；B为阻尼系数；J为电机转动惯量；

设定系统综合扰动项a(t)为：

设定参数项b为：

b＝3p_nψ_f/2J

则转速方程的状态空间可以表示为：

由上述可以得到，综合扰动项a(t)中包括电机负载转矩、阻尼系数扰动因素，为了简化控制参数，将ADRC简化为一阶形式实现对电机转速环控制；

步骤二：所述的转速环一阶ADRC控制器包括跟踪微分器、改进扩展状态观测器和改进非线性状态误差反馈，所述的非线性函数fal(e,a,δ)是扩展状态观测器和非线性状态误差反馈的重要组成部分，但其在分段点处的曲线不光滑且不可导，针对|e|≤δ时的函数表达式进行改进，提出了一个非线性函数L fal(e,a,δ)，以改良自抗扰控制器性能；

当|e|＞δ时，表达式为：

Lfal(e,a,δ)＝|e|^a sgn(e)

当|e|≤δ时，结合连续函数θ(e)与二次多项式，设计非线性函数Lfal(e,a,δ)为：

式中，c₁,c₂,c₃为项系数；ε为很小的正常数

此时，Lfal(e,a,δ)必须满足以下连续和可导性条件：

求解可得到Lfal(e,a,δ)中系数c₁,c₂,c₃为：

从而得到非线性函数Lfal(e,a,δ)的整体表达式如下所示：

步骤三：以非线性函数为基础建立PMSM速度环一阶自抗扰控制器，分别对各个模块进行设计；

⑴跟踪微分控制器：

式中，ω₀为给定输入转速；v₁为给定转速的跟踪信号；r₀为速度因子，h₀为滤波因子，h为积分步长；fhan(·)为最速控制综合函数；

⑵改进型扩张状态观测器：

式中，z₁为电机输出转速得跟踪信号；z₂系统扰动a(t)的观测值；λ₁、λ₂为误差因子，且＞0；

⑶改进型非线性误差反馈控制律：

式中，u₀为电机q轴电流控制量；u为电机q轴电流给定值；ξ为增益系数。