一种改善驾驶员快速操纵方向盘手感的EPS控制方法技术

本发明专利技术公开了一种改善驾驶员快速操纵方向盘手感的EPS控制方法，包括以下步骤：S1、获取永磁同步电机三相电流，并对采集的三相电流进行Clarke变换以及Park变换，获得实际励磁电流指令id和实际转矩电流指令iq；S2、实时获取方向盘转矩信号、车速信号和方向盘角速度ω；S3、检测电机定子电压us，并将电机定子电压us与逆变器所能提供的最大电压Umax进行比较；S4、当us＜Umax，系统EPS进入转矩环执行id＝0控制；S5、当us＞Umax，EPS系统进入转速环，执行超前角弱磁控制。本发明专利技术统筹兼顾了EPS系统分时对转矩和转速的特定要求，很好的解决了EPS系统中快速操纵方向盘转向沉重的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种改善驾驶员快速操纵方向盘手感的EPS控制方法
本专利技术涉及汽车
，尤其涉及一种改善驾驶员快速操纵方向盘手感的EPS控制方法。
技术介绍
电动助力转向系统(electricpowersteeringsystem,EPS),由于其结构紧凑，节能环保，而且还可以根据不同的车型匹配不同的程序，大大缩短了开发周期，所以目前市场上在乘用车上EPS基本得到了普及。近年来，随着电力电子技术、新型电机控制理论和稀土永磁材料的快速发展，永磁同步电机(permanentmagnetsynchronousmotor，PMSM)得以迅速的推广应用。与传统的电励磁同步电机相比，永磁同步电机,特别是稀土永磁同步电机具有损耗少、效率高、节电效果明显的优点。永磁同步电动机以永磁体提供励磁，使电动机结构较为简单，降低了加工和装配费用，且省去了容易出问题的集电环和电刷，提高了电动机运行的可靠性；又因无需励磁电流，没有励磁损耗，提高了电动机的效率和功率密度，因而它是近几年EPS应用越来越广泛的一种电动机。但是永磁同步电机不同于他励电机可以调节励磁电流大小进行扩速，这就大大限制了永磁同步电机的调速范围，这虽然可以满足EPS系统在普通工况下对电机转速的要求，但是当在特殊工况下，如紧急避障，驾驶员需要快速操纵方向盘以避开障碍物，这就需要永磁同步电机提供瞬间大转速，否则将会造成方向盘转向沉重问题。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种改善驾驶员快速操纵方向盘手感的EPS控制方法。本专利技术提供的一种改善驾驶员快速操纵方向盘手感的EPS控制方法，包括以下步骤：S1、获取永磁同步电机三相电流，并对采集的三相电流进行Clarke变换以及Park变换，获得实际励磁电流指令id和实际转矩电流指令iq；S2、实时获取方向盘转矩信号、车速信号和方向盘角速度ω；S3、检测电机定子电压us，并将电机定子电压us与逆变器所能提供的最大电压Umax进行比较，电机定子电压us等于直轴电压Ud和交轴电压Uq的矢量和S4、当us＜Umax，系统EPS进入转矩环执行id＝0控制，其包括以下步骤：S41、设置参考励磁电流指令idref＝0；S42、根据方向盘转矩信号和车速信号，通过助力曲线得到电机定子电流is，参考转矩电流指令iqref＝is；S43、将参考励磁电流指令idref、实际励磁电流指令id、参考转矩电流指令iqref和实际转矩电流指令iq经电流环PI调节器引出直轴电压Ud和交轴电压Uq；S5、当us＞Umax，EPS系统进入转速环，执行超前角弱磁控制，其包括以下步骤：S51、根据方向盘角速度ω和电机实际转速n获得定子电流is，由电流环PI调节器引出直轴电压Ud和交轴电压Uq,将电机定子电压us与参考电压Umax作差，并通过PI调节器调节出一个超前角θ；当us大于Umax时，θ范围为-π/2＜θ＜0，此时idref＝issinθ＜0，iqref＝iscosθ，弱磁控制开始；S52、将参考励磁电流指令idref、实际励磁电流指令id、参考转矩电流指令iqref和实际转矩电流指令iq经电流环PI调节器重新引出直轴电压Ud和交轴电压Uq；S53、将电机定子电压us与设置的参考电压Umax通过PI调节对超前角θ进行更新，然后根据超前角θ对参考励磁电流指令idref与参考转矩电流指令iqref进行更新；S6、将直轴电压Ud和交轴电压Uq依次经过反PARK变换、SVPWM和逆变器后获得控制信号对永磁同步电机进行控制。优选地，步骤S3中，参考电压Udc为直流母线电压。优选地，步骤S51中，根据方向盘角速度ω和电机实际转速n获得定子电流is的方式为：由方向盘角速度ω求出永磁同步电机参考转速nref，并检测获取永磁同步电机实际转速n，然后由电机实际转速n与电机参考转速nref经PI调节得到定子电流is。优选地，步骤S51中，电机参考转速nref等于方向盘角速度ω乘以EPS系统减速比k。优选地，步骤S51中，电机实际转速n通过公式n＝dβ/dt获得，β为电机转子位置并可通过永磁同步电机转子位置传感器获得。优选地，在id＝0控制与超前角弱磁控制间进行转矩平滑切换。优选地，根据转矩平滑切换获得的超前角弱磁控制初期的参考转矩电流指令iqref的模型为：根据转矩平滑切换获得的id＝0控制初期的参考转矩电流指令iqref的模型为：T为时间常量，由试凑法得出；iqt、iqv分别为切换时刻转矩环中id＝0控制与转速环中超前角弱磁控制参考转矩电流指令；f(v,Td)表示在id＝0控制中通过助力曲线求得参考转矩电流指令，其中，v为车速，Td为方向盘转矩。优选地，步骤S53中，当电机定子电压us大于参考电压Umax，弱磁控制开始起作用，此时限定-idmax＜idref＜0，-idmax为为PMSM允许的最小弱磁电流。优选地，-idmax＝-ψf/Ld，ψf表示磁链，Ld表示直轴电感。优选地，步骤S6具体为：将直轴电压Ud和交轴电压Uq经过反PARK变换获得αβ坐标系中的Uα信号及Uβ信号，将Uα信号及Uβ信号通过SVPWM进行扇区判断，计算出扇区切换时间，最终输出对应占空比的PWM信号对永磁同步电机的转矩转速进行控制。本专利技术提供了一种以电机定子电压为判断依据，在方向盘低转速下在转矩环应用id＝0控制策略，在方向盘高转速下在转速环中应用超前角弱磁控制策略，统筹兼顾了EPS系统分时对转矩和转速的特定要求，很好的解决了EPS系统中快速操纵方向盘转向沉重的问题。本专利技术在id＝0控制与超前角弱磁控制相互切换的过程中，加入了转矩平滑切换模块，防止在切换过程中造成转矩突变，改善了驾驶员手感。本专利技术的模式切换是以电机定子电压为判断依据，简单实用，易于程序的编写，且采用超前角法作为本专利技术的弱磁控制策略，该方法简单有效，对电机参数没有依赖性，易于工程实现。附图说明图1id＝0控制与弱磁控制切换流程图简图；图2本专利技术提出的一种改善驾驶员快速操纵方向盘手感的EPS控制方法流程图；图3id＝0控制框图；图4超前角弱磁控制框图；图5实例验证图。具体实施方式参照图1、图2，本专利技术提出的一种改善驾驶员快速操纵方向盘手感的EPS控制方法，包括以下步骤。S1、EPS系统通过外部传感器例如电流传感器获取永磁同步电机三相电流ia、ib、ic，并对采集的三相电流ia、ib、ic进行Clarke变换以及Park变换，获得实际励磁电流指令id和实际转矩电流指令iq。S2、EPS系统通过外部传感器获得方向盘转矩信号、车速信号和方向盘角速度ω。S3、检测电机定子电压us，并将电机定子电压us与逆变器所能提供的最大电压Umax进行比较，电机定子电压us等于直轴电压Ud和交轴电压Uq的矢量和参考电压Udc为直流母线电压。S4、参照图3，当us＜Umax，系统EPS进入转矩环执行id＝0控制，其包括以下步骤：S41、设置参考励磁电流指令idref＝0；S42、根据方向盘转矩信号和车速信号，通过助力曲线得到电机定子电流is，由于参考励磁电流指令idref＝0，参考转矩电流指令iqref＝is，进行普通的助力控制。S43、将参考励磁电流指令idref、实际励磁电流指令id、参考转矩电流指令iqref和实际转矩电流指令iq经电流环PI本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改善驾驶员快速操纵方向盘手感的EPS控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取永磁同步电机三相电流，并对采集的三相电流进行Clarke变换以及Park变换，获得实际励磁电流指令id和实际转矩电流指令iq；S2、实时获取方向盘转矩信号、车速信号和方向盘角速度ω；S3、检测电机定子电压us，并将电机定子电压us与逆变器所能提供的最大电压Umax进行比较，电机定子电压us等于直轴电压Ud和交轴电压Uq的矢量和S4、当us＜Umax，系统EPS进入转矩环执行id＝0控制，其包括以下步骤：S41、设置参考励磁电流指令idref＝0；S42、根据方向盘转矩信号和车速信号，通过助力曲线得到电机定子电流is，参考转矩电流指令iqref＝is；S43、将参考励磁电流指令idref、实际励磁电流指令id、参考转矩电流指令iqref和实际转矩电流指令iq经电流环PI调节器引出直轴电压Ud和交轴电压Uq；S5、当us＞Umax，EPS系统进入转速环，执行超前角弱磁控制，其包括以下步骤：S51、根据方向盘角速度ω和电机实际转速n获得定子电流is，由电流环PI调节器引出直轴电压Ud和交轴电压Uq,将电机定子电压us与参考电压Umax作差，并通过PI调节器调节出一个超前角θ；当us大于Umax时，θ范围为‑π/2＜θ＜0，此时idref＝issinθ＜0，iqref＝iscosθ，弱磁控制开始；S52、将参考励磁电流指令idref、实际励磁电流指令id、参考转矩电流指令iqref和实际转矩电流指令iq经电流环PI调节器重新引出直轴电压Ud和交轴电压Uq；S53、将电机定子电压us与设置的参考电压Umax通过PI调节对超前角θ进行更新，然后根据超前角θ对参考励磁电流指令idref与参考转矩电流指令iqref进行更新；S6、将直轴电压Ud和交轴电压Uq依次经过反PARK变换、SVPWM和逆变器后获得控制信号对永磁同步电机进行控制。...

【技术特征摘要】
1.一种改善驾驶员快速操纵方向盘手感的EPS控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取永磁同步电机三相电流，并对采集的三相电流进行Clarke变换以及Park变换，获得实际励磁电流指令id和实际转矩电流指令iq；S2、实时获取方向盘转矩信号、车速信号和方向盘角速度ω；S3、检测电机定子电压us，并将电机定子电压us与逆变器所能提供的最大电压Umax进行比较，电机定子电压us等于直轴电压Ud和交轴电压Uq的矢量和S4、当us＜Umax，系统EPS进入转矩环执行id＝0控制，其包括以下步骤：S41、设置参考励磁电流指令idref＝0；S42、根据方向盘转矩信号和车速信号，通过助力曲线得到电机定子电流is，参考转矩电流指令iqref＝is；S43、将参考励磁电流指令idref、实际励磁电流指令id、参考转矩电流指令iqref和实际转矩电流指令iq经电流环PI调节器引出直轴电压Ud和交轴电压Uq；S5、当us＞Umax，EPS系统进入转速环，执行超前角弱磁控制，其包括以下步骤：S51、根据方向盘角速度ω和电机实际转速n获得定子电流is，由电流环PI调节器引出直轴电压Ud和交轴电压Uq,将电机定子电压us与参考电压Umax作差，并通过PI调节器调节出一个超前角θ；当us大于Umax时，θ范围为-π/2＜θ＜0，此时idref＝issinθ＜0，iqref＝iscosθ，弱磁控制开始；S52、将参考励磁电流指令idref、实际励磁电流指令id、参考转矩电流指令iqref和实际转矩电流指令iq经电流环PI调节器重新引出直轴电压Ud和交轴电压Uq；S53、将电机定子电压us与设置的参考电压Umax通过PI调节对超前角θ进行更新，然后根据超前角θ对参考励磁电流指令idref与参考转矩电流指令iqref进行更新；S6、将直轴电压Ud和交轴电压Uq依次经过反PARK变换、SVPWM和逆变器后获得控制信号对永磁同步电机进行控制；该控制方法在id＝0控制与超前角弱磁控制间进行转矩平滑切换，根据转矩平滑切换获得的超前角弱磁控制初期的参考转矩电流指令iqref的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈无畏，黄鹤，赵林峰，汪洪波，申雪，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34