[发明专利]基于负载转矩观测器的转矩前馈的速度环调节方法和系统

说明书

本发明涉及一种基于负载转矩观测器的转矩前馈的速度环调节方法，包括以下步骤：步骤S1：对当前车辆的电机转速和当前车辆驻坡时的转速指令进行做差后，将差值后输入PI调节器；步骤S2：将电机的转速和电机的输出转矩指令作为负载转矩观测器的输入值，再将负载转矩观测器的输入值和负载转矩观测器的输出转矩经过低通滤波器处理获得负载转矩值，将负载转矩值与PI调节器的输出值相加获得转矩指令；步骤S3：根据步骤S2中的转矩指令输入给逆变器，通过逆变器控制电机，使电机输出相应转矩。本发明通过观测器迅速获得当前电机的负载转矩，并将此负载转矩作为转矩前馈，结合PI调节器控制，能够快速平稳地实现驻坡功能，应对不同坡道和负载，适用性广。

技术领域

本发明涉及电机控制器技术领域，尤其是指一种基于负载转矩观测器的转矩前馈的速度环调节方法和系统。

背景技术

目前电动汽车的坡道起步、驻坡控制系统，主要是司机用脚踩刹车踏板、油门踏板，从而达到控制车辆在坡道上起步、驻坡功能。当司机从刹车踏板转到操作油门踏板的过程中，此时由于车辆失去动力，在重力、惯性作用下，车辆会后溜一段距离。

目前，针对纯电动汽车溜坡的问题，主要通过引入防溜坡模式对车辆进行防溜坡控制，具体原理如下：通过在防溜坡模式下进行扭矩的 PI(proportional integral，比例积分)调节来实现扭矩变化，利用固定的 PI参数进行扭矩的动态调整，可以参考中国发明专利(CN108312895B)公开的一种车辆防溜坡的控制方法、装置及纯电动汽车的相关技术方案。

现有的防溜坡控制方法存在的不足之处如下：在以往的速度环PI控制方法中PI控制的控制精度较差，溜坡距离较长，且应对不同坡度和负载时， PI参数适用性较差。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开了一种基于负载转矩观测器的转矩前馈的速度环调节方法和系统。

本发明所采用的技术方案如下：

一种基于负载转矩观测器的转矩前馈的速度环调节方法，包括以下步骤：

步骤S1：对当前车辆的电机转速和当前车辆驻坡时的转速指令进行做差后，将差值后输入PI调节器；

步骤S2：将电机的转速和电机的输出转矩指令作为负载转矩观测器的输入值，再将负载转矩观测器的输入值和负载转矩观测器的输出转矩经过低通滤波器处理获得负载转矩值，将负载转矩值与PI调节器的输出值相加获得转矩指令；

步骤S3：根据步骤S2中的转矩指令输入给逆变器，通过逆变器控制电机，使电机输出相应转矩。

其进一步的技术特征在于：在步骤S2中负载转矩值的计算方程如下：

式中：为观测转子角速度，ω_r为实际转子角速度，为待观测的负载转矩，T_e为电机输出转矩，J为电机转动惯量，h₁、h₂均为观测器的反馈增益，t 为微分时间。

一种基于负载转矩观测器的转矩前馈的速度环调节系统，包括PI调节器、电流环、逆变器、负载转矩观测器、低通滤波器和电机，所述PI调节器、所述电流环、所述逆变器和所述电机组成速度环，所述负载转矩观测器、所述低通滤波器、所述电流环、所述逆变器和所述电机组成转矩环；

对当前车辆的电机转速和当前车辆驻坡时的转速指令进行做差后，将差值后输入PI调节器；

将电机的转速和电机的输出转矩指令作为负载转矩观测器的输入值，再将负载转矩观测器的输入值和负载转矩观测器的输出转矩经过低通滤波器处理获得负载转矩值，将负载转矩值与PI调节器的输出值相加获得转矩指令；

根据转矩指令进行电流控制，通过逆变器控制电机，使电机输出相应转矩。