[发明专利]一种锂电驱动控制系统

摘要

本发明公开了一种锂电驱动控制系统，以锂电池组为动力源输出并通过三阶扩展状态观察器对直流电机位置进行跟踪控制，通过跟踪微分器并通过非线性误差反馈进行扰动补偿，在非线性误差反馈中引入误差阈值，能提高误差较小时的响应速度同时还能提高误差过大且增益过低情形下的控制稳定性。本发明的控制系统在较小误差时增大反馈增益，较大误差时降低反馈增益，从而提高了控制效率，也有效地避免了控制系统中控制量饱和或出现过大造成不稳定的现象。

主权项

一种锂电驱动控制系统，以锂电池组为动力源输出并通过扩展状态观察器对直流电机位置进行跟踪控制，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：(1)首先对直流电机进行位置状态模型建立：式中，x1＝θ、x2＝ω，θ为电机转过角度，ω为电机角速度；Ψp为电机电磁磁链的峰值，Ip为电流峰值，n为电机转速，np为电机转速峰值，Z为黏滞摩擦系数，Te和TL分别为电磁转矩和负载转矩，J为电机转子的转动惯量并取值为1，KT为电机转矩系数并取值为2，Ud为直流电压，ke为反电动势系数并取值为6，R为点数电阻并取值为2，y为状态模型的输入幅值；(2)通过跟踪微分器对预期输入信号r进行公式(1)计算，从而得到电机转动角x1和角速度x2的离散表达式：x1(k+1)=x1(k)+Tx2(k)x2(k+1)=x2(k)+Tfhan(x1(k)-v0(k),x2(k),r0,h0)---(1)]]>其中，T为采样周期，v0(k)为速度跟踪信号，h0为滤波因子，r0为速度因子，均属于常数集；(3)先设定输入幅值y，并作为扩展状态观测器初始时的输入信号z1和z2，并通过扩展状态观测器依公式(2)计算得到的和以及电机转动角误差e1和电机角速度误差e2，作为其估算输出信号：z·3=-β03fal1(e,a2,δ)z·2=z3-β02fal1(e,a1,δ)+buz·1=z2-β01ee1=x1-z·1e2=x2-z·2---(2)]]>式中，β01、β02、β03是扩展状态观察器的反馈控制量的增益，a1、a2、δ是可调参数，b为对象控制量的增益，u为对电极位置状态的增益；e1为电机转动角误差，e2为电机角速度误差；分别是扩展状态观测器的两个输出状态；(4)接着，将u作为非线性状态误差反馈的输入信号，并经过以下公式(3)计算得到非线性状态误差反馈输出信号，即前馈控制量u0：u0＝β1fal1(e1,a1,δ)+β2fal1(e2,a2,δ)+a3Δi  (3)式中，β1、β2是非线性状态误差反馈的反馈控制量增益，a1、a2、a3、δ是可调参数，Δi为直流电机的电流变化幅值，fal函数引入误差阈值ec改进后的数学表达式(4)如下：fal1(e,a,δ)=eδ1-a,|e|≤δ|e|asign(e),δ<|e|<ecke,|e|≥ec---(4)]]>式中，k是线性反馈的增益；(5)然后由前馈控制量u0计算电机位置信号估算扰动的自动补偿值其中b0为对对象控制量增益b的估计值。