[发明专利]一种基于非线性终端滑模算法的轮毂电机控制方法

说明书

一种基于非线性终端滑模算法的轮毂电机控制方法，涉及轮毂电机控制的技术领域，本发明包括以下几个步骤：搭建轮毂电机的数学模型；确定控制量输入，定义轮毂电机系统的状态常量；设计终端滑模面S；得到电机控制器的输入u(t)；对轮毂电机进行控制；对轮毂电机的转速ω进行检测，若符合收敛指令的要求，则结束控制；若不符合收敛指令的要求，则返回第二步重新控制。本发明在滑动超平面的设计中引入非线性函数，构造终端滑模面，使得轮毂电机控制中滑模面可在有限时间T内收敛到零，从而提高控制精度和稳定性。

技术领域

本发明涉及轮毂电机控制的技术领域，尤其涉及针对电传动汽车中驱动轮毂电机速度控制方法的技术领域。

背景技术

目前对车辆环境友好型和能源节约型的驱动要求，促使电传动车辆驱动问题成为未来研究的重点。轮毂电机以其功率密度高、体积小、结构简单，被广泛应用于电传动车辆中。采用轮毂电机的电传动车辆，通过柔性电缆对各部件进行连接，省掉了齿轮箱、传动轴等机械部件，大大提高了空间利用率，且调速性能优越，在实际控制中能高效运行、降低故障率、提高驱动对象的使用寿命，目前是国内外研究的热点。

由于轮毂电机驱动的电传动车辆中，电机控制精度会直接影响到车辆行驶过程中的稳定性和安全性，同时车辆在行驶过程中，电机内部参数变化和外界干扰也会使得电机转速产生波动。轮毂电机是一个非线性、强耦合的复杂控制系统，针对这种系统，滑模控制方法以其对参数变化不敏感、抗干扰性能强、响应迅速等优点可较好地运用于电传动车辆中轮毂电机的转速调控。但传统滑模控制通常会选择一个线性的滑动平面，使系统到达滑动模态时，跟踪误差渐进收敛，滑动平面始终无法使得跟踪误差在有限时间内收敛到零，因此电机在控制过程中无法实现高精度控制。

发明内容

本发明针对上述无法在有限时间内实现快速收敛问题，提供了一种基于非线性终端滑模算法的轮毂电机控制方法，在滑动超平面的设计中引入非线性函数，构造终端滑模面，使得轮毂电机控制中滑模面可在有限时间T内收敛到零，从而提高控制精度和稳定性。

一种基于非线性终端滑模面的轮毂电机控制方法，包括以下几个步骤：

步骤S1：搭建轮毂电机的数学模型；

步骤S2：确定控制量输入，定义轮毂电机系统的状态常量x₁、x₂；

步骤S3：根据步骤S1搭建的电机模型和步骤S2的状态常量，设计终端滑模面S；

步骤S4：得到电机控制器的输入u(t)；

步骤S5：对轮毂电机进行控制；

步骤S6：对轮毂电机的转速ω进行检测，若符合收敛指令的要求，则结束控制；若不符合收敛指令的要求，则返回步骤S2重新控制。

优选的是，本发明步骤S1搭建轮毂电机的数学模型，具体过程如下：

轮毂电机的转矩方程为：

其中，L_d表示d轴磁滞系数，L_q表示q轴磁滞系数，i_d表示d轴电流值，i_q表示q轴电流值。

根据表贴式轮毂电机特点，L_d＝L_q＝L，化简轮毂电机转矩方程可得

可得轮毂电机的运动方程为：

其中T_L表示负载转矩。

优选的是，本发明步骤S2确定控制量输入，定义轮毂电机系统的状态常量，具体过程如下：