[发明专利]一种降低电动助力转向用永磁同步电动机的脉动转矩方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车电子技术，尤其涉及汽车电动助力转向系统中的电子技术，用于降低永磁同步电动机的脉动转矩。

背景技术

电动助力转向系统是由转向柱、减速机构、齿轮齿条和助力电机以及传感器和ECU控制单元等组成。转矩传感器通过扭杆连接在转向轴中间。汽车在转向时，转矩传感器开始工作，把相对转角转变成转矩电信号，这些电信号通过数据总线传给电子控制单元ECU，即驾驶员施加在转向盘上的力矩，电子控制单元ECU根据转向盘的转动力矩、以及车辆速度等数据信号，向电动机控制器发出动作指令，从而决定电动机的旋转方向和助力电流的大小，完成实时控制的助力转向。

电动助力转向系统中，永磁同步电动机的脉动转矩主要来源于两个方面，其一为逆变器的非理想特性产生的脉动转矩，其二为电机本体设计偏差产生的脉动转矩。脉动转矩直接影响着电机的输出性能，因此有必要研究电机的脉动转矩，提高电机输出性能和控制精度等。

在本体设计方面，齿槽转矩波形示意图如图1所示，削弱齿槽转矩以及磁通谐波转矩的方法有很多，但是由于电机的制造工艺等不可能完全消除又电机本体所产生的脉动转矩。现有技术中无迭代学习控制的EPS电机控制系统框图如图2所示。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出一种降低电动助力转向用永磁同步电动机的脉动转矩方法，能够削弱由齿槽以及磁通谐波引起的周期性脉动转矩，提高电机控制的精确性，使得EPS系统获得更好的转向手感。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种降低电动助力转向用永磁同步电动机的脉动转矩方法，包括如下步骤：a)根据转子电角度获取齿槽转角，并估算永磁同步电动机的齿槽转矩；b)根据转子电角度获取磁通谐波转角，并估算永磁同步电动机的磁通谐波转矩；c)通过迭代控制算法削弱由齿槽以及磁通谐波引起的周期性脉动转矩。

进一步地，所述步骤a)和步骤b)中的转子电角度由电机位置传感器得到，所述迭代控制算法带有遗忘因子的P型开闭环迭代学习算法，所述迭代控制算法每次更新的周期为360°转子电角度。

进一步地，所述步骤c)采用如下迭代算法来抑制周期性脉动转矩：

利用第k-1次迭代输入补偿电流和第k次迭代转矩误差信号获得第k次迭代输入补偿电流，并输入控制系统；

利用第k次迭代输入补偿电流和第k+1次迭代转矩误差信号获得第k+1次迭代输入补偿电流，并输入所述的控制系统；

以此类推，从而获得的精确的补偿电流；

所述迭代输入补偿电流为：

u_k+1(θ_e)＝(1-α)u_k(θ_e)+Γe_k(θ_e)+Φe_k+1(θ_e)

所述迭代转矩误差信号为：

e_k(θ_e)＝T_ref(θ_e)-T_m(θ_e)

其中：

θ_e-----------------------------电机电角度，θ_e∈[0,2π]；

u_k+1(θ_e)-----------------------第k+1次迭代输入补偿电流；

u_k(θ_e)-------------------------第k次迭代输入补偿电流；

k-------------------------------迭代次数，k为整数；

Γ-------------------------------开环学习增益；

Φ-------------------------------闭环学习增益；

e_k(θ_e)--------------------------第k次迭代转矩误差信号；

e_k+1(θ_e)------------------------第k+1次迭代转矩误差信号。

进一步地，所述迭代次数k的范围为5～10。