電機轉速控制響應的控制方法及系統與流程
2023-05-26 22:25:32 1
1.本說明書一個或多個實施例涉及汽車技術領域，尤其涉及一種電機轉速控制響應的控制方法及系統。
背景技術：
2.在工程實踐中，要求電機具有轉速控制模式，且轉速控制模式中，要求電機具有較高的轉速響應特性。但是當前的電機轉速控制模式中，電機的響應速度較低，影響車輛的使用。
技術實現要素：
3.有鑑於此，本說明書一個或多個實施例的目的在於提出一種電機轉速控制響應的控制方法及系統，提高電機的響應速度。
4.第一方面，提供了一種電機轉速控制響應的控制方法，本技術提供的電機轉速控制響應的控制方法包括以下步驟：
5.獲取電機轉速指令以及電機實際轉速；
6.根據所述電機轉速指令以及電機實際轉速，計算電機轉速環的轉矩指令；
7.將電機轉速指令、電機實際轉速以及電機轉速環的轉矩指令輸入轉矩估算值模塊；
8.將電機轉速環的轉矩減去轉矩估算值模塊的輸出，並進行轉矩限制後得到電機轉矩指令；
9.將所述電機轉矩指令、電機轉速指令以及電機實際轉速的差值、以及電機轉速環的轉矩指令輸入到所述轉速估算值模塊得到電機轉矩估算值；
10.根據電機轉矩估算值獲取d軸和q軸的電流指令。
11.在上述方案中，經過電機轉速輸出轉矩與電機轉速差值進行相減，其餘部分電機轉矩指令與電機轉矩指令相抵消，最終只變成電機轉速指令與電機實際轉速的差值在pi前後的調整關係，大大提高了轉速控制的響應時間。
12.在一個具體的可實施方案中，還包括：
13.對所述電機轉速指令進行濾波，剔除所述電機轉速指令中的階躍部分。
14.在一個具體的可實施方案中，所述根據電機轉矩指令獲取d軸和q軸的電流指令；具體為：
15.通過mtpa中的標定查表解耦出對應的d軸和q軸電流作為電流閉環控制的d軸和q軸電流指令。
16.在一個具體的可實施方案中，所述根據所述電機轉速指令以及電機實際轉速，計算電機轉速環的轉矩指令；具體為：
17.電機轉速指令經過濾波後與電機實際轉速進行pi控制，得到電機轉速環的轉矩指令。
18.在一個具體的可實施方案中，所述將電機轉速環的轉矩減去轉矩估算值模塊的輸出，並進行轉矩限制後得到電機轉矩指令；具體為：
19.將經過pi處理後的轉速閉環的轉矩值減去轉矩估算值模塊的輸出，並進行轉矩限制，最終輸出為電機轉矩指令。
20.在一個具體的可實施方案中，所述電機轉速指令以及電機實際轉速的差值；具體為：
21.根據電機實際轉速變化率計算加速轉矩，使所述加速轉矩與電機轉速指令和電機實際轉速的絕對差值引起的轉矩做差。
22.第二方面，提供了一種永磁同步電機轉速控制響應的控制系統，該系統包括：
23.檢測模塊，獲取電機轉速指令以及電機實際轉速；
24.數據處理模塊，根據所述電機轉速指令以及電機實際轉速，計算電機轉速環的轉矩指令；
25.將電機轉速指令、電機實際轉速以及電機轉速環的轉矩指令輸入轉矩估算值模塊；
26.將電機轉速環的轉矩減去轉矩估算值模塊的輸出，並進行轉矩限制後得到電機轉矩指令；
27.將所述電機轉矩指令、電機轉速指令以及電機實際轉速的差值、以及電機轉速環的轉矩指令輸入到所述轉速估算值模塊得到電機轉矩估算值；
28.根據電機轉矩估算值獲取d軸和q軸的電流指令。
29.在上述方案中，經過電機轉速輸出轉矩與電機轉速差值進行相減，其餘部分電機轉矩指令與電機轉矩指令相抵消，最終只變成電機轉速指令與電機實際轉速的差值在pi前後的調整關係，大大提高了轉速控制的響應時間。
30.在一個具體的可實施方案中，數據處理模塊還用於對所述電機轉速指令進行濾波，剔除所述電機轉速指令中的階躍部分。
31.在一個具體的可實施方案中，所述數據模塊還用於根據所述電機實際轉速、所述電機轉速指令值與電機實際值的偏差，以及所述電機轉速環的轉矩指令，確定所述專輯轉速控制的轉矩指令估算值。
32.在一個具體的可實施方案中，所述數據處理模塊還具體用於電機轉速指令經過濾波後與電機實際轉速進行pi控制，得到電機轉速環的轉矩指令。
33.第三方面，提供了一種汽車，該汽車包括車體以及設置在所述車體內的上述任一項所述的永磁同步電機轉速控制響應的控制系統。
34.在上述技術方案中，在上述方案中，經過電機轉速輸出轉矩與電機轉速差值進行相減，其餘部分電機轉矩指令與電機轉矩指令相抵消，最終只變成電機轉速指令與電機實際轉速的差值在pi前後的調整關係，大大提高了轉速控制的響應時間。
35.第四方面，提供了一種電子設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上並可在處理器上運行的電腦程式，所述處理器執行所述程序時實現執行第一方面以及第一方面中任意一種可能的設計的方法。
36.第五方面，提供了一種非暫態計算機可讀存儲介質，所述非暫態計算機可讀存儲介質存儲計算機指令，所述計算機指令用於使所述計算機執行第一方面以及第一方面中任
意一種可能的設計的方法。
37.第六方面，還提供一種電腦程式產品，包括指令，當其在計算機上運行時，使得計算機執行本技術第一方面以及第一方面中任意一種可能的設計的方法。
38.另外，第四方面至第六方面中任一種可能設計方式所帶來的技術效果可參見方法部分中不同設計方式帶來的效果，在此不再贅述。
附圖說明
39.為了更清楚地說明本說明書一個或多個實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本說明書一個或多個實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
40.圖1為本技術實施例提供的永磁同步電機控制框圖；
41.圖2為本技術實施例提供的電機轉速控制響應的控制方法的結構框圖；
42.圖3為本技術實施例提供的轉矩限制示意圖；
43.圖4為本技術實施例提供的轉矩估算值示意圖；
44.圖5為本技術實施例提供的電子設備的結構框圖。
具體實施方式
45.為使本公開的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，並參照附圖，對本公開進一步詳細說明。
46.需要說明的是，除非另外定義，本說明書一個或多個實施例使用的技術術語或者科學術語應當為本公開所屬領域內具有一般技能的人士所理解的通常意義。本說明書一個或多個實施例中使用的「第一」、「第二」以及類似的詞語並不表示任何順序、數量或者重要性，而只是用來區分不同的組成部分。「包括」或者「包含」等類似的詞語意指出現該詞前面的元件或者物件涵蓋出現在該詞後面列舉的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。「連接」或者「相連」等類似的詞語並非限定於物理的或者機械的連接，而是可以包括電性的連接，不管是直接的還是間接的。「上」、「下」、「左」、「右」等僅用於表示相對位置關係，當被描述對象的絕對位置改變後，則該相對位置關係也可能相應地改變。
47.本發明公開的技術方案中，公開了一種提高電機轉速控制響應的控制方法，在工程實踐中，要求電機具有轉速控制模式，且轉速控制模式中，要求電機具有較高的轉速響應特性。如圖1所示為永磁同步電機控制框圖，基於轉子磁場定向矢量控制方法條件下，在轉矩控制外環中增加轉速控制環，輸入為電機轉速指令和電機實際轉速，輸出電機轉矩指令，經過mtpa中的標定查表解耦出對應的dq軸電流作為電流閉環控制的dq軸電流指令。
48.在本技術公開的方法中包括以下步驟：
49.步驟01：獲取電機轉速指令以及電機實際轉速；
50.具體的，可通過控制器以及傳感器獲取上述的電機轉速指令和電機實際轉速。示例性的，在控制器發送電機轉速指令時，可直接獲取該指令。另外，在獲取電機實際轉速時，可通過設置的傳感器檢測該電機的轉速。
51.步驟02：根據所述電機轉速指令以及電機實際轉速，計算電機轉速環的轉矩指令；
52.具體的，對所述電機轉速指令進行濾波，剔除所述電機轉速指令中的階躍部分。
53.在具體得到電機轉速環的轉矩指令時，電機轉速指令經過濾波後與電機實際轉速進行pi控制，得到電機轉速環的轉矩指令。
54.步驟03：將電機轉速指令、電機實際轉速以及電機轉速環的轉矩指令輸入轉矩估算值模塊；
55.步驟04：將電機轉速環的轉矩減去轉矩估算值模塊的輸出，並進行轉矩限制後得到電機轉矩指令；
56.具體的，將經過pi處理後的轉速閉環的轉矩值減去轉矩估算值模塊的輸出，並進行轉矩限制，最終輸出為電機轉矩指令。
57.步驟05：將所述電機轉矩指令、電機轉速指令以及電機實際轉速的差值、以及電機轉速環的轉矩指令輸入到所述轉速估算值模塊得到電機轉矩估算值；
58.具體的，其中的電機轉速指令以及電機實際轉速的差值為：根據電機實際轉速變化率計算加速轉矩，使所述加速轉矩與電機轉速指令和電機實際轉速的絕對差值引起的轉矩做差。
59.步驟06：根據電機轉矩估算值獲取d軸和q軸的電流指令。
60.具體的，通過mtpa中的標定查表解耦出對應的d軸和q軸電流作為電流閉環控制的d軸和q軸電流指令。
61.為方便理解上述方法，參考圖2所示，圖2示出了永磁同步電機轉速控制模式部分。期中，spdcmd為電機轉速指令，該電機轉速指令經過平均值濾波器進行濾波，剔除掉電機轉速指令階躍部分，然後與電機實際轉速進行pi控制，將trqspd轉速環部分輸出轉矩值輸入到轉矩估算值模塊。其中，轉矩估算值模塊的輸入為電機實際轉速，電機轉速指令值與電機實際值的偏差，電機轉速環的轉矩指令，輸出為電機轉速控的轉矩指令推算值。
62.將經過pi處理後的轉速閉環的轉矩值減去轉矩估算值模塊的輸出，並進行轉矩限制模塊，該轉矩限制模塊為電機轉矩輸出能力，即給定母線電壓和電機轉速時，電機轉矩的輸出能力不同。如圖3為轉矩限值模塊的示意圖，其隨電壓和電機實際轉速不同而不同。
63.繼續參考圖2，通過轉矩限制模塊得到電機轉矩指令trqcmd。將電機轉矩指令trqcmd輸入到轉矩估算值模塊，同時將電機實際轉速輸入到轉矩估算值模塊和轉矩限值模塊，共同處理後，輸出為trqest轉矩估算值。
64.具體的處理方式參考圖4，圖4為轉矩估算模塊示意圖，用電機轉速差作為轉速部分的轉矩模塊輸入，以及電機實際轉速相關的電機轉矩部分和電機轉矩指令三部分。參考圖4中所示，其中，trqspd＝慣量
×
絕對角加速度，絕對角加速度＝[spdcmd-spdreal(n]]/間隔時間，f(spdreal)＝慣量
×
角加速度，角加速度＝[spdreal(n)-spdreal(n-1)]/間隔時間。
[0065]
綜上可看出經過圖2中pi後的電機轉速輸出轉矩與pi前的電機轉速差值進行相減，其餘部分電機轉矩指令與trqcmd相抵消，最終只變成電機轉速指令與電機實際轉速的差值在pi前後的調整關係，大大提高了轉速控制的響應時間。
[0066]
在本技術實施例中，電機轉速指令經過濾波後與電機實際轉速進行pi控制，得到電機轉速控制轉矩指令，此為傳統電機轉速控制方法。此處在原有轉速控制的基礎上增加了電機轉矩指令前饋功能作為轉矩估算值的輸入，減小pi環的壓力。同時根據電機實際轉
速變化率計算加速轉矩，使其與電機轉速指令和電機實際轉速的絕對差值引起的轉矩做差，進一步降低pi環輸出的壓力。示例性的，傳統控制條件下，經過pi控制器輸出的轉矩參與閉環控制。本發明將pi輸出後的轉矩做前饋，例如傳統pi控制器某個轉速目標的轉矩為50nm，這個轉矩值包含轉速差的轉矩和角加速度的轉矩15nm，此時輸出轉矩應為35nm(此部分佔大比例)，將其做前饋後，pi控制器的轉矩目標即為15nm，即pi控制器的輸出壓力(輸出值)就降低了。
[0067]
在上述方案中，經過電機轉速輸出轉矩與電機轉速差值進行相減，其餘部分電機轉矩指令與電機轉矩指令相抵消，最終只變成電機轉速指令與電機實際轉速的差值在pi前後的調整關係，大大提高了轉速控制的響應時間。
[0068]
本技術實施例還提供了一種永磁同步電機轉速控制響應的控制系統，該系統包括：檢測模塊和數據處理模塊。其中，檢測模塊用以獲取數據，而數據處理模塊用於對檢測模塊獲取的數據進行處理。以改善電機響應時間，下面分別對其進行說明。
[0069]
檢測模塊具體用於獲取電機轉速指令以及電機實際轉速；數據處理模塊，用於根據所述電機轉速指令以及電機實際轉速，計算電機轉速環的轉矩指令；將電機轉速指令、電機實際轉速以及電機轉速環的轉矩指令輸入轉矩估算值模塊；將電機轉速環的轉矩減去轉矩估算值模塊的輸出，並進行轉矩限制後得到電機轉矩指令；將所述電機轉矩指令、電機轉速指令以及電機實際轉速的差值、以及電機轉速環的轉矩指令輸入到所述轉速估算值模塊得到電機轉矩估算值；根據電機轉矩估算值獲取d軸和q軸的電流指令。具體的可參考上述方法中的描述。
[0070]
通過上述描述可看出，經過電機轉速輸出轉矩與電機轉速差值進行相減，其餘部分電機轉矩指令與電機轉矩指令相抵消，最終只變成電機轉速指令與電機實際轉速的差值在pi前後的調整關係，大大提高了轉速控制的響應時間。
[0071]
在一個具體的可實施方案中，數據處理模塊還用於對所述電機轉速指令進行濾波，剔除所述電機轉速指令中的階躍部分。具體可參考上述方法中的描述。
[0072]
在一個具體的可實施方案中，所述數據模塊還用於根據所述電機實際轉速、所述電機轉速指令值與電機實際值的偏差，以及所述電機轉速環的轉矩指令，確定所述專輯轉速控制的轉矩指令估算值。具體可參考上述方法中的描述。
[0073]
在一個具體的可實施方案中，所述數據處理模塊還具體用於電機轉速指令經過濾波後與電機實際轉速進行pi控制，得到電機轉速環的轉矩指令。具體可參考上述方法中的描述。
[0074]
本技術實施例還提供了一種汽車，該汽車包括車體以及設置在車體內的上述任一項的永磁同步電機轉速控制響應系統。
[0075]
在上述技術方案中，經過電機轉速輸出轉矩與電機轉速差值進行相減，其餘部分電機轉矩指令與電機轉矩指令相抵消，最終只變成電機轉速指令與電機實際轉速的差值在pi前後的調整關係，大大提高了轉速控制的響應時間。
[0076]
本技術實施例提供了一種電子設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上並可在處理器上運行的電腦程式，所述處理器執行所述程序時實現執行第一方面以及第一方面中任意一種可能的設計的方法。
[0077]
本技術實施例提供了一種非暫態計算機可讀存儲介質，所述非暫態計算機可讀存
儲介質存儲計算機指令，所述計算機指令用於使所述計算機執行第一方面以及第一方面中任意一種可能的設計的方法。
[0078]
本技術實施例還提供一種電腦程式產品，包括指令，當其在計算機上運行時，使得計算機執行本技術第一方面以及第一方面中任意一種可能的設計的方法。
[0079]
需要說明的是，本說明書一個或多個實施例的方法可以由單個設備執行，例如一臺計算機或伺服器等。本實施例的方法也可以應用於分布式場景下，由多臺設備相互配合來完成。在這種分布式場景的情況下，這多臺設備中的一臺設備可以只執行本說明書一個或多個實施例的方法中的某一個或多個步驟，這多臺設備相互之間會進行交互以完成所述的方法。
[0080]
上述對本說明書特定實施例進行了描述。其它實施例在所附權利要求書的範圍內。在一些情況下，在權利要求書中記載的動作或步驟可以按照不同於實施例中的順序來執行並且仍然可以實現期望的結果。另外，在附圖中描繪的過程不一定要求示出的特定順序或者連續順序才能實現期望的結果。在某些實施方式中，多任務處理和並行處理也是可以的或者可能是有利的。
[0081]
為了描述的方便，描述以上裝置時以功能分為各種模塊分別描述。當然，在實施本說明書一個或多個實施例時可以把各模塊的功能在同一個或多個軟體和/或硬體中實現。
[0082]
上述實施例的裝置用於實現前述實施例中相應的方法，並且具有相應的方法實施例的有益效果，在此不再贅述。
[0083]
圖5示出了本實施例所提供的一種更為具體的電子設備硬體結構示意圖，該設備可以包括：處理器1010、存儲器1020、輸入/輸出接口1030、通信接口1040和總線1050。其中處理器1010、存儲器1020、輸入/輸出接口1030和通信接口1040通過總線1050實現彼此之間在設備內部的通信連接。
[0084]
處理器1010可以採用通用的cpu(central processing unit，中央處理器)、微處理器、應用專用集成電路(application specific integrated circuit，asic)、或者一個或多個集成電路等方式實現，用於執行相關程序，以實現本說明書實施例所提供的技術方案。
[0085]
存儲器1020可以採用rom(read only memory，只讀存儲器)、ram(random access memory，隨機存取存儲器)、靜態存儲設備，動態存儲設備等形式實現。存儲器1020可以存儲作業系統和其他應用程式，在通過軟體或者固件來實現本說明書實施例所提供的技術方案時，相關的程序代碼保存在存儲器1020中，並由處理器1010來調用執行。
[0086]
輸入/輸出接口1030用於連接輸入/輸出模塊，以實現信息輸入及輸出。輸入輸出/模塊可以作為組件配置在設備中(圖中未示出)，也可以外接於設備以提供相應功能。其中輸入設備可以包括鍵盤、滑鼠、觸控螢幕、麥克風、各類傳感器等，輸出設備可以包括顯示器、揚聲器、振動器、指示燈等。
[0087]
通信接口1040用於連接通信模塊(圖中未示出)，以實現本設備與其他設備的通信交互。其中通信模塊可以通過有線方式(例如usb、網線等)實現通信，也可以通過無線方式(例如行動網路、wifi、藍牙等)實現通信。
[0088]
總線1050包括一通路，在設備的各個組件(例如處理器1010、存儲器1020、輸入/輸出接口1030和通信接口1040)之間傳輸信息。
[0089]
需要說明的是，儘管上述設備僅示出了處理器1010、存儲器1020、輸入/輸出接口1030、通信接口1040以及總線1050，但是在具體實施過程中，該設備還可以包括實現正常運行所必需的其他組件。此外，本領域的技術人員可以理解的是，上述設備中也可以僅包含實現本說明書實施例方案所必需的組件，而不必包含圖中所示的全部組件。
[0090]
本實施例的計算機可讀介質包括永久性和非永久性、可移動和非可移動媒體可以由任何方法或技術來實現信息存儲。信息可以是計算機可讀指令、數據結構、程序的模塊或其他數據。計算機的存儲介質的例子包括，但不限於相變內存(pram)、靜態隨機存取存儲器(sram)、動態隨機存取存儲器(dram)、其他類型的隨機存取存儲器(ram)、只讀存儲器(rom)、電可擦除可編程只讀存儲器(eeprom)、快閃記憶體或其他內存技術、只讀光碟只讀存儲器(cd-rom)、數字多功能光碟(dvd)或其他光學存儲、磁盒式磁帶，磁帶磁磁碟存儲或其他磁性存儲設備或任何其他非傳輸介質，可用於存儲可以被計算設備訪問的信息。
[0091]
所屬領域的普通技術人員應當理解：以上任何實施例的討論僅為示例性的，並非旨在暗示本公開的範圍(包括權利要求)被限於這些例子；在本公開的思路下，以上實施例或者不同實施例中的技術特徵之間也可以進行組合，步驟可以以任意順序實現，並存在如上所述的本說明書一個或多個實施例的不同方面的許多其它變化，為了簡明它們沒有在細節中提供。
[0092]
另外，為簡化說明和討論，並且為了不會使本說明書一個或多個實施例難以理解，在所提供的附圖中可以示出或可以不示出與集成電路(ic)晶片和其它部件的公知的電源/接地連接。此外，可以以框圖的形式示出裝置，以便避免使本說明書一個或多個實施例難以理解，並且這也考慮了以下事實，即關於這些框圖裝置的實施方式的細節是高度取決於將要實施本說明書一個或多個實施例的平臺的(即，這些細節應當完全處於本領域技術人員的理解範圍內)。在闡述了具體細節(例如，電路)以描述本公開的示例性實施例的情況下，對本領域技術人員來說顯而易見的是，可以在沒有這些具體細節的情況下或者這些具體細節有變化的情況下實施本說明書一個或多個實施例。因此，這些描述應被認為是說明性的而不是限制性的。
[0093]
儘管已經結合了本公開的具體實施例對本公開進行了描述，但是根據前面的描述，這些實施例的很多替換、修改和變型對本領域普通技術人員來說將是顯而易見的。例如，其它存儲器架構(例如，動態ram(dram))可以使用所討論的實施例。
[0094]
本說明書一個或多個實施例旨在涵蓋落入所附權利要求的寬泛範圍之內的所有這樣的替換、修改和變型。因此，凡在本說明書一個或多個實施例的精神和原則之內，所做的任何省略、修改、等同替換、改進等，均應包含在本公開的保護範圍之內。