[发明专利]一种基于电动汽车NVH优化的驱动控制方法

摘要

本发明公开了一种基于电动汽车NVH优化的驱动控制方法，本发明通过对电动汽车驱动控制系统的输入、输出设计新的控制器，将模糊控制的思想引入到速度环控制器中，增强速度环的鲁棒性和更快的速度响应；将预测控制的思想引入到电流环控制器中，设计新的速度预测控制器，改善了电动汽车驱动控制系统的动态性能和稳态性能；并在此基础上通过对预测控制器的输出电压进行死区误差电压的补偿，在电流环对逆变器的输入电压补偿，改善因死区效应对输出电压造成的恶性影响；使驱动控制系统获得更快的电流动态响应、更好的稳态控制精度以及更强的抗干扰性，并通过电压死区补偿对转矩波动进行抑制，使电动汽车获得更好的NVH性能，具有更好的应用价值。

主权项

1.一种基于电动汽车NVH优化的驱动控制方法，其特征在于，该方法用于由逆变器、电流传感器、位置传感器和直流电源构成的驱动控制系统，该控制系统包括：速度模糊控制器、电流预测控制器、死区补偿模块、坐标变换模块和SVPWM调制模块；控制方法具体包括以下步骤：选取给定转速和实际转速的误差e和误差变化率ec为输入变量，输出变量选取为PI控制器的参数调整量；针对输入变量和输出变量的变化范围，对其进行模糊化处理，分别设误差和误差变化率的基本论域为[‑x_e,+x_e]和[‑x_ec,+x_ec]；输出的PI参数调整量ΔK_p、ΔK_i的基本论域分别为[‑y_p,+y_p]和[‑y_i,+y_i],设误差和误差变化率所取的模糊子集的论域分别为[‑m,+m]和[‑a,+a]，输出的PI参数调整量ΔK_p、ΔK_i所取的模糊子集的论域分别为[‑l_p,+l_p]和[‑l_i,+l_i]，确定模糊化的语言变量为“负大、负中、负小、零、正小、正中、正大”，用英文缩写为“NB、NM、NS、O、PS、PM、PB”；引入误差量化因子K_e和误差变化率量化因子K_ec来实现输入变量由基本论域到模糊论域的转换，其中引入误差和误差变化率的比例因子k_up和k_ui，将模糊量进行清晰化实现精确控制，其中选择三角形函数作为输入和输出的隶属函数，考虑控制性能确定ΔK_p、ΔK_i的控制规则表ΔK_p控制规则表ΔK_i控制规则表运用重心法对得到的模糊输出量进行解模糊，得到ΔK_p、ΔK_i的精确输出值，完成速度模糊PI控制器；经过速度环控制器得到参考定子交轴电流即i_q[k+2]，通过电流传感器得到实际的定子交轴电流i_q[k]；电流预测控制器包含直轴电流预测控制器和交轴电流预测控制器，在第K个采样周期Ts,所述的坐标变换模块对电流传感器提供的三相定子电流i_a(k)、i_b(k)和i_c(k)以及位置传感器得到的位置角θ(k)进行坐标变换，获得d‑q坐标系下的定子直轴电流i_d(k)和定子交轴电流i_q(k)；将数据窗口长度设置为n，所述的交轴电流预测控制器对第k‑n‑1个采样周期的逆变器直轴电压指令至第k‑1个采样周期的逆变器直轴电压指令第k‑n个采样周期的实际定子直轴电流i_d[k‑n]至第k个采样周期的实际直轴电流i_d[k]、第k+2个采样周期直轴电流指令进行处理，获得逆变器交轴电压指令U_q[k]；所述的直轴电流预测控制器对第k‑n‑1个采样周期的逆变器交轴电压指令至第k‑1个采样周期的逆变器交轴电压指令第k‑n个采样周期的实际定子交轴电流i_q[k‑n]至第k个采样周期的实际交轴电流i_q[k]、第k+2个采样周期的交轴电流指令进行处理，获得逆变器直轴电压指令U_d[k]；对得到的逆变器直交轴电压U_d[k]、U_q[k]进行死区补偿，设同步旋转坐标系下的死区电压误差为u_d‑dead和u_q‑dead；理想状态下的直交轴电压方程为：考虑死区效应时，直交轴电压方程为：得到同步旋转坐标系d‑q下的死区电压误差方程，并进行离散化：上述方程中：ψ_f为转子磁链，ω_e为电角速度，P为微分算子，R为定子电阻，L为定子电感；对电流预测控制器得到的直交轴电压进行死区补偿，将死区误差电压引入到电流预测控制器中，得到补偿后的直交轴电压所述的SVPWM调制模块对直、交轴电流预测控制器得到的电压指令、进行处理，获得逆变器开关管的通断信号Sa[k]、Sb[k]、Sc[k]，并传输给所述逆变器；所述逆变器利用所述SVPWM调制器得到的控制信号Sa[k]、Sb[k]、Sc[k]控制电动汽车驱动电机的三相定子电压，实现对电动汽车NVH性能的优化控制。