1.一种电动汽车永磁同步驱动电机自抗扰控制方法,包括一阶ADRC速度控制器、d轴PI电流控制器、q轴PI电流控制器、SVPWM生成模块、三相逆变模块、永磁同步电机等,其特征在于:所述的一阶ADRC速度控制器包括跟踪微分控制器、改进型扩张状态观测器、改进型非线性误差反馈控制律,所述的改进型扩张状态观测器和所述的改进型非线性误差反馈控制律中的非线性函数是将连续函数、二次多项式与传统非线性函数fal(e,a,δ)相结合后的一种新型的连续光滑的非线性函数Lfal(e,a,δ),相比传统非线性函数fal(e,a,δ)在原点附近的收敛性更好,且曲线更加连续光滑,并以此新型非线性函数为基础设计永磁同步电机转速环一阶ADRC控制器,具体实现步骤如下:步骤一:根据永磁同步电机运动方程,得到电机转速环方程为:式中:iq为q轴定子电流;ω为机械角速度;ψf为永磁体磁链;pn为极对数;TL为负载转矩;
B为阻尼系数;J为电机转动惯量;
设定系统综合扰动项a(t)为:设定参数项b为:
b=3pnψf/2J
则转速方程的状态空间可以表示为:由上述可以得到,综合扰动项a(t)中包括电机负载转矩、阻尼系数等扰动因素,为了简化控制参数,将ADRC简化为一阶形式实现对电机转速环控制;
步骤二:所述的转速环一阶ADRC控制器包括跟踪微分器、改进扩展状态观测器和改进非线性状态误差反馈,所述的非线性函数fal(e,a,δ)是扩展状态观测器和非线性状态误差反馈的重要组成部分,但其在分段点处的曲线不光滑且不可导,本发明针对|e|≤δ时的函数表达式进行改进,提出了一个新型的非线性函数L fal(e,a,δ),以改良自抗扰控制器性能;
当|e|>δ时,表达式为:
a
Lfal(e,a,δ)=|e|sgn(e)当|e|≤δ时,结合连续函数θ(e)与二次多项式,设计新型非线性函数Lfal(e,a,δ)为:式中,c1,c2,c3为项系数;ε为很小的正常数此时,Lfal(e,a,δ)必须满足以下连续和可导性条件:求解可得到Lfal(e,a,δ)中系数c1,c2,c3为:从而得到新型的非线性函数Lfal(e,a,δ)的整体表达式如下所示:步骤三:以新型非线性函数为基础建立PMSM速度环一阶自抗扰控制器,分别对各个模块进行设计;
(1)跟踪微分控制器:
式中,ω0为给定输入转速;v1为给定转速的跟踪信号;r0为速度因子,h0为滤波因子,h为积分步长;fhan(·)为最速控制综合函数;
(2)改进型扩张状态观测器:
式中,z1为电机输出转速得跟踪信号;z2系统扰动a(t)的观测值;λ1、λ2为误差因子,且>
0;
(3)改进型非线性误差反馈控制律:式中,u0为电机q轴电流控制量;u为电机q轴电流给定值;ξ为增益系数。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车永磁同步驱动电机自抗扰控制方法,其特征在于:所述的新型非线性函数,为连续函数与二次多项式拟合后的连续光滑函数,其曲线在原点附近的收敛性更好,分段点处的控制信号抖振更小,控制性能更好。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车永磁同步驱动电机自抗扰控制方法,其特征在于:所述的一阶ADRC转速控制器,包括跟踪微分控制器、改进型扩张状态观测器和改进型非线性误差反馈控制律,所述的改进型扩张状态观测器和所述的改进型非线性误差反馈控制律中的非线性函数为新型连续光滑的非线性函数Lfal(e,a,δ)。