【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于汽车转向系统，具体指代一种基于预测模型的双绕组线控转向系统容错控制方法。
技术介绍
1、线控转向系统取消了方向盘和转向车轮之间的机械连接部件，彻底摆脱了机械固件的限制，完全由电能来实现转向，不仅具有传统机械转向系统的所有优点，还可以实现机械系统难以做到的角传递特性的优化。
2、现有线控转向系统执行电机部分采用了双绕组电机，采用两套三相绕组组合而成，两套绕组之间电气独立，正常工作互不影响，发生故障时可以提高系统的稳定性和良好的容错性能。
3、然而，当双绕组电机发生缺相故障后需要将故障相进行诊断和容错控制，现有关于双绕组电机主动容错控制研究方法较少。中国专利技术专利申请号cn202111646267.4公开了一种双电机线控转向系统及其卷积神经网络容错控制方法，其采用卷积神经网络方法进行双电机线控转向系统的实时故障检测，但其未考虑到缺相故障状态下双绕组电机模型的变化。中国专利技术专利申请号cn202211481201.9公开了一种双电机线控转向系统及其主动容错控制方法，其通过双电机转矩传感器与前轮转角跟踪控制器输出的控制转矩比较，计算故障系数，将转向执行机构模型优化为含电机故障参数的变参数非线性结构，但其未考虑故障发生后时变参数对跟踪控制的影响规律。
技术实现思路
1、针对于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于预测模型的双绕组线控转向系统容错控制方法，以解决现有的双绕组线控转向系统技术中故障电机模型不准确和容错控制策略准确性低的问题。
2、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、本专利技术的一种基于预测模型的双绕组线控转向系统容错控制方法，步骤如下：
4、步骤1)：设计缺相故障诊断方法，对双绕组电机进行故障诊断，得到故障诊断结果；
5、步骤2)：根据步骤1)的故障诊断结果来判断双绕组电机的健康状态，若双绕组电机处于健康状态，则建立健康状态下的双绕组电机预测模型，若双绕组电机处于缺相故障状态，则重构缺相故障状态下的双绕组电机预测模型；
6、步骤3)：根据步骤2)中的双绕组电机预测模型，求解目标函数获得标称状态的控制输入电压；利用双绕组电机的实际状态和已更新的tube不变集，更新目标函数进行求解得到k+i时刻的标称状态的控制输入电压，并生成k+i时刻的辅助控制输入；将k+i时刻的标称状态的控制输入电压与k+i时刻的辅助控制输入叠加共同作用于双绕组电机，实现对双绕组电机健康状态和缺相故障状态下的稳定性控制。
7、进一步地，所述步骤1)具体包括：
8、步骤11)：设计缺相故障d-q轴电流判定条件：若d-q轴电流id＝0，iq＝im，则双绕组电机处于健康状态；若d-q轴电流i′d≠0，iq′≠im，则双绕组电机处于缺相故障状态，id、iq分别为健康状态下同步旋转坐标系中的直轴电流和交轴电流，i′d、iq′分别为缺相故障状态下同步旋转坐标系中的直轴电流和交轴电流，im为定子电流的振幅；
9、步骤12)：设计缺相故障成本函数判定条件：若成本函数未产生直流分量和二次谐波分量，则双绕组电机处于健康状态；若成本函数产生直流分量和二次谐波分量，则双绕组电机处于缺相故障状态，提取故障指标为成本函数产生的直流分量和二次谐波分量的幅值；
10、步骤13)：设计故障相定位判断条件：检测得到初始相位角偏差，若各绕组初始相位角偏差均等于120°，则双绕组电机处于健康状态；若各绕组初始相位角偏差出现大幅度变化，则双绕组电机处于缺相故障状态，提取初始相位角偏差指标为初始相位角偏差；
11、步骤14)：设计故障诊断算法：若检测得到故障检测标志为0，则双绕组电机处于健康状态，六相故障定位标志为0；若检测得到故障检测标志为1，则双绕组电机处于缺相故障状态，进行故障定位，检测得到某相故障定位标志为1，其余五相故障定位标志为0，则该相为故障相。
12、进一步地，所述步骤11)中双绕组电机处于健康状态时，d-q轴电流id和iq表达式如下：
13、
14、式中，ia、ib、ic、iu、iv、iw为双绕组电机的六相定子电流；im为定子电流的振幅；θe为转子的电气角度。
15、进一步地，所述步骤11)中设定某一相发生故障，双绕组电机处于缺相故障状态，故障绕组d-q轴电流i′d和iq′表达式如下：
16、
17、式中，ζ为幅值系数；im为定子电流的振幅；θe为转子的电气角度；θcf为角度偏置。
18、进一步地，所述步骤12)中故障绕组的d-q轴电流i′d和i′q离散化表达式如下：
19、
20、式中，i′d(k+2)和i′q(k+2)为故障状态下k+2时刻检测的d-q轴电流；id(k+2)和iq(k+2)为健康状态下k+2时刻检测的d-q轴电流；θe为转子的电气角度；θcf为角度偏置。
21、进一步地，所述步骤12)中成本函数j表达式如下：
22、
23、式中，q和r分别为输出量和控制增量的权重系数矩阵；ζ为幅值系数；θe为转子的电气角度；θcf为角度偏置；im为定子电流的振幅；δu为k采样时刻和k-1采样时刻的电压输入之差。
24、进一步地，所述步骤13)中绕组初始相位角偏差dmn表达式如下：
25、
26、式中，θj为定子电流基本分量的初始相位角，j＝a,b,c；在健康状态下，dmn等于120°；设定故障发生在c相，则dab等于180°，dac和dbc为变量。
27、进一步地，所述步骤14)中故障诊断算法表达式如下：
28、
29、式中，当布尔变量为零时，计数器值counter1的值重置为零，如果计数器值counter1大于常数count1，则flag从低设置为高；flag和flagmn分别为故障检测标志和故障定位标志；counter1为从布尔变量ε＝1检测开始到达到常数count1的计数值；counter2为从布尔变量εmn＝1检测开始到达到常数count2的计数值。
30、进一步地，所述步骤14)中布尔变量ε、εmn和计数值表达式如下：
31、
32、式中，idc和i2分别为直流分量和二次谐波分量的幅值；和为设定的阈值；ε和εmn分别为生成的故障指示和相位偏差角指示的布尔类型变量；
33、
34、式中，ts为采样周期；t为定子电流周期；m为灵敏度因子，count1＝m1*t/ts,count2＝m2*t/ts。
35、进一步地，所述步骤2)中建立健康状态下的双绕组电机预测模型，具体包括：
36、步骤211)：建本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于预测模型的双绕组线控转向系统容错控制方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的基于预测模型的双绕组线控转向系统容错控制方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括：
3.根据权利要求2所述的基于预测模型的双绕组线控转向系统容错控制方法，其特征在于，所述步骤11)中双绕组电机处于健康状态时，d-q轴电流id和iq表达式如下：
4.根据权利要求2所述的基于预测模型的双绕组线控转向系统容错控制方法，其特征在于，所述步骤11)中设定某一相发生故障，双绕组电机处于缺相故障状态，故障绕组d-q轴电流i′d和iq′表达式如下：
5.根据权利要求2所述的基于预测模型的双绕组线控转向系统容错控制方法，其特征在于，所述步骤12)中故障绕组的d-q轴电流i′d和i′q离散化表达式如下：
6.根据权利要求2所述的基于预测模型的双绕组线控转向系统容错控制方法，其特征在于，所述步骤12)中成本函数J表达式如下：
7.根据权利要求2所述的基于预测模型的双绕组线控转向系统容错控制方法，其特征在于，所述步骤14)中故障诊断算
8.根据权利要求7所述的基于预测模型的双绕组线控转向系统容错控制方法，其特征在于，所述步骤14)中布尔变量ε、εmn和计数值表达式如下：
9.根据权利要求1所述的基于预测模型的双绕组线控转向系统容错控制方法，其特征在于，所述步骤2)中重构缺相故障状态下的双绕组电机预测模型，具体包括：
10.根据权利要求1所述的基于预测模型的双绕组线控转向系统容错控制方法，其特征在于，所述步骤3)具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于预测模型的双绕组线控转向系统容错控制方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的基于预测模型的双绕组线控转向系统容错控制方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括：
3.根据权利要求2所述的基于预测模型的双绕组线控转向系统容错控制方法，其特征在于，所述步骤11)中双绕组电机处于健康状态时，d-q轴电流id和iq表达式如下：
4.根据权利要求2所述的基于预测模型的双绕组线控转向系统容错控制方法，其特征在于，所述步骤11)中设定某一相发生故障，双绕组电机处于缺相故障状态，故障绕组d-q轴电流i′d和iq′表达式如下：
5.根据权利要求2所述的基于预测模型的双绕组线控转向系统容错控制方法，其特征在于，所述步骤12)中故障绕组的d-q轴电流i′d和i′q...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁为何，尤睿先，赵万忠，王春燕，栾众楷，周小川，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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