CN106817058A - 电动叉车的驱动控制方法、装置以及电动叉车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动叉车的驱动控制方法、装置以及电动叉车，其中该方法包括：实时测定电动叉车中电机的电机转速，并根据电机转速和油门给定速度获取速度误差值，并根据速度误差值确定对应的子模糊PI控制器；根据速度误差值、速度误差值变化率和对应的子模糊PI控制器生成电流转矩分量给定值；根据电流励磁分量给定值和电流转矩分量给定值、以及电流励磁分量实际值和电流转矩分量实际值分别生成电流励磁分量差值和电流转矩分量差值；根据上述两个分量差值生成静止两相坐标系下的第一定子电压给定值和第二定子电压给定值；根据上述静止两相坐标系下的两个给定值生成多路PWM输出，控制逆变器输出三相电压值，以控制电机的输出转矩。

Description

电动叉车的驱动控制方法、装置以及电动叉车

技术领域

本发明涉及电动叉车技术领域，尤其涉及一种电动叉车的驱动控制方法、装置以及一种具有该驱动控制装置的电动叉车。

背景技术

相关技术中，电动叉车一般采用交流异步电机来实现驱动控制的，然而，传统的交流异步电机矢量控制的速度环一般采用PI调节器，该PI调节器中的PI控制算法是基于线性系统设计的，而交流异步电机具有非线性、强耦合等特点，这使得PI控制无法保持设计时的性能指标，鲁棒性往往无法令人满意；在确定PI参数的过程中，由于PI参数的整定值具有一定局域性的优化值，而不是全局性的最优值，因此PI控制无法从根本上解决动态品质和稳态精度的矛盾，即电动叉车采用传统PI调节器系统来实现电机控制时，会出现控制性能较差等现象。

发明内容

本发明的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种电动叉车的驱动控制方法。该方法将变结构模糊控制以及交流电机的矢量控制结合在一起，不仅克服了传统PI控制鲁棒性差及动态精度低的缺陷，同时还能针对电动叉车不同的工作状态而改变模糊控制结构，使得电动叉车在不同的工况下有更好的调速性能，提高了交流异步电机的抗干扰能力、精确度和动态响应能力。

本发明的第二个目的在于提出一种电动叉车的驱动控制装置。

本发明的第三个目的在于提出一种电动叉车。

为达上述目的，本发明的第一方面实施例的电动叉车的驱动控制方法，包括：实时测定所述电动叉车中电机的电机转速，并获取所述电动叉车的油门给定速度；根据所述测定的电机转速和所述油门给定速度获取速度误差值，并根据所述速度误差值确定对应的子模糊PI控制器；获取速度误差值变化率，并根据所述速度误差值、所述速度误差值变化率和所述对应的子模糊PI控制器生成电流转矩分量给定值；获取所述电机的电流励磁分量给定值，并获取所述电机的电流励磁分量实际值和电流转矩分量实际值；根据所述电流励磁分量给定值和电流转矩分量给定值、以及所述电流励磁分量实际值和电流转矩分量实际值分别生成电流励磁分量差值和电流转矩分量差值；根据所述电流励磁分量差值和电流转矩分量差值生成旋转坐标系下的第一定子电压给定值和第二定子电压给定值，经park逆变换后得到静止两相坐标系下的第一定子电压给定值和第二定子电压给定值；以及根据所述静止两相坐标系下的第一定子电压给定值和第二定子电压给定值生成多路PWM输出，并根据所述多路PWM输出控制所述电动叉车中逆变器输出三相电压值，并根据所述三相电压值控制所述电机的输出转矩。

根据本发明实施例的电动叉车的驱动控制方法，实时测定电动叉车中电机的电机转速，并根据电机转速和油门给定速度获取速度误差值，并根据速度误差值确定对应的子模糊PI控制器，之后，根据速度误差值、速度误差值变化率和对应的子模糊PI控制器生成电流转矩分量给定值，然后，根据电流励磁分量给定值和电流转矩分量给定值、以及电流励磁分量实际值和电流转矩分量实际值分别生成电流励磁分量差值和电流转矩分量差值，之后，根据上述两个分量差值生成旋转坐标系下的第一定子电压给定值和第二定子电压给定值，经park逆变换后得到静止两相坐标系下的第一定子电压给定值和第二定子电压给定值，最后，根据上述静止两相坐标系下的两个给定值生成多路PWM输出，控制逆变器输出三相电压值，以控制电机的输出转矩，即将变结构模糊控制以及交流电机的矢量控制结合在一起，不仅克服了传统PI控制鲁棒性差及动态精度低的缺陷，同时还能针对电动叉车不同的工作状态而改变模糊控制结构，使得电动叉车在不同的工况下有更好的调速性能，提高了交流异步电机的抗干扰能力、精确度和动态响应能力。

为达上述目的，本发明的第二方面实施例的电动叉车的驱动控制装置，包括：电机转速检测模块，用于实时测定所述电动叉车中电机的电机转速；第一获取模块，用于获取所述电动叉车的油门给定速度；第二获取模块，用于根据所述测定的电机转速和所述油门给定速度获取速度误差值；确定模块，用于根据所述速度误差值确定对应的子模糊PI控制器；第一生成模块，用于获取速度误差值变化率，并根据所述速度误差值、所述速度误差值变化率和所述对应的子模糊PI控制器生成电流转矩分量给定值；第三获取模块，用于获取所述电机的电流励磁分量给定值，并获取所述电机的电流励磁分量实际值和电流转矩分量实际值；第二生成模块，用于根据所述电流励磁分量给定值和电流转矩分量给定值、以及所述电流励磁分量实际值和电流转矩分量实际值分别生成电流励磁分量差值和电流转矩分量差值；第三生成模块，用于根据所述电流励磁分量差值和电流转矩分量差值生成旋转坐标系下的第一定子电压给定值和第二定子电压给定值，经park逆变换后得到静止两相坐标系下的第一定子电压给定值和第二定子电压给定值；以及控制模块，用于根据所述静止两相坐标系下的第一定子电压给定值和第二定子电压给定值生成多路PWM输出，并根据所述多路PWM输出控制所述电动叉车中逆变器输出三相电压值，并根据所述三相电压值控制所述电机的输出转矩。

根据本发明实施例的电动叉车的驱动控制装置，可通过电机转速检测模块实时测定电动叉车中电机的电机转速，第二获取模块根据电机转速和油门给定速度获取速度误差值，确定模块根据速度误差值确定对应的子模糊PI控制器，第一生成模块根据速度误差值、速度误差值变化率和对应的子模糊PI控制器生成电流转矩分量给定值，第二生成模块根据电流励磁分量给定值和电流转矩分量给定值、以及电流励磁分量实际值和电流转矩分量实际值分别生成电流励磁分量差值和电流转矩分量差值，第三生成模块根据上述两个分量差值生成旋转坐标系下的第一定子电压给定值和第二定子电压给定值，经park逆变换后得到静止两相坐标系下的第一定子电压给定值和第二定子电压给定值，控制模块根据上述静止两相坐标系下的两个给定值生成多路PWM输出，控制逆变器输出三相电压值，以控制电机的输出转矩，即将变结构模糊控制以及交流电机的矢量控制结合在一起，不仅克服了传统PI控制鲁棒性差及动态精度低的缺陷，同时还能针对电动叉车不同的工作状态而改变模糊控制结构，使得电动叉车在不同的工况下有更好的调速性能，提高了交流异步电机的抗干扰能力、精确度和动态响应能力。

为达上述目的，本发明的第三方面实施例的电动叉车，包括本发明第二方面实施例的电动叉车的驱动控制装置。

根据本发明实施例的电动叉车，可通过驱动控制装置中的电机转速检测模块实时测定电动叉车中电机的电机转速，第二获取模块根据电机转速和油门给定速度获取速度误差值，确定模块根据速度误差值确定对应的子模糊PI控制器，第一生成模块根据速度误差值、速度误差值变化率和对应的子模糊PI控制器生成电流转矩分量给定值，第二生成模块根据电流励磁分量给定值和电流转矩分量给定值、以及电流励磁分量实际值和电流转矩分量实际值分别生成电流励磁分量差值和电流转矩分量差值，第三生成模块根据上述两个分量差值生成旋转坐标系下的第一定子电压给定值和第二定子电压给定值，经park逆变换后得到静止两相坐标系下的第一定子电压给定值和第二定子电压给定值，控制模块根据上述静止两相坐标系下的两个给定值生成多路PWM输出，控制逆变器输出三相电压值，以控制电机的输出转矩，即将变结构模糊控制以及交流电机的矢量控制结合在一起，不仅克服了传统PI控制鲁棒性差及动态精度低的缺陷，同时还能针对电动叉车不同的工作状态而改变模糊控制结构，使得电动叉车在不同的工况下有更好的调速性能，提高了交流异步电机的抗干扰能力、精确度和动态响应能力。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中，

图1是根据本发明一个实施例的电动叉车的驱动控制方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的子模糊PI控制器的原理图；

图3是根据本发明一个实施例的变结构模糊PI控制器的原理图；

图4是根据本发明一个实施例的三角形隶属函数的示例图；

图5是根据本发明一个实施例的电动叉车的驱动控制方法的原理图；以及

图6是根据本发明一个实施例的电动叉车的驱动控制装置的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的电动叉车的驱动控制方法、装置以及电动叉车。

图1是根据本发明一个实施例的电动叉车的驱动控制方法的流程图。如图1所示，该电动叉车的驱动控制方法可以包括：

S101，实时测定电动叉车中电机的电机转速，并获取电动叉车的油门给定速度。

具体地，可实时测定电机的电机转速ω，并可通过CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线获取电动叉车中油门的油门给定速度ω^*。

S102，根据测定的电机转速和油门给定速度获取速度误差值，并根据速度误差值确定对应的子模糊PI控制器。

具体而言，在本发明的实施例中，可将油门给定速度ω^*减去测定的电机转速ω的差值作为速度误差值e＝ω^*-ω。在获取到速度误差值e之后，可根据该速度误差值e确定电动叉车当前所处的工作状态，并根据该当前所处的工作状态确定对应的子模糊PI控制器。

在本发明的实施例中，当速度误差值大于阈值时，确定当前所处的工作状态为加速状态，并根据加速状态确定对应的子模糊PI控制器为加速模糊PI控制器。其中，在本发明的实施例中，该阈值可为0。当速度误差值小于阈值时，确定当前所处的工作状态为减速状态，并根据减速状态确定子模糊PI控制器为减速模糊PI控制器。当速度误差值等于阈值时，确定当前所处的工作状态为匀速状态，并根据匀速状态确定子模糊PI控制器为常规PI控制器。当油门给定速度小于油门给定阈值时，确定当前所处的工作状态为微动状态，并根据微动状态确定子模糊PI控制器为微动模糊PI控制器。

也就是说，本发明实施例的驱动控制方法在速度控制环节采用了变结构模糊PI控制方式，如图2所示，即针对电动叉车运行的不同工作状态，如加速、减速、稳速(或匀速)、微动等，分别设计不同的PI控制器，即针对除稳速以外的每一个状态设计一个子模糊PI控制器。例如，在叉车实际运行时，首先可根据油门给定速度或速度误差值识别出叉车所处的工作状态，并切换到该工作状态下对应的子模糊控制器，每个子模糊控制器的论域范围、控制规则、参数均不相同。具体为：当|ω^*|＞|ω|时判定为加速过程时，可采用加速模糊PI控制器，当|ω^*|＜|ω|时判定为减速过程，可采用减速模糊PI控制器，当|ω^*|＝|ω|时判定为稳速过程，可采用常规PI控制器，当|ω^*|＜|ω₀|时(其中ω₀为油门给定阈值，优选地，在本发明中设置为10r/min)，判定为微动过程，可采用微动模糊PI控制器。

由此，通过引进变结构模糊PI控制算法，将电动叉车的工作过程划分为几个状态，对不同的状态分别设计不同的模糊控制器。在驱动控制运行时，可以根据驱动控制系统中的偏差、偏差变化率等状态特征，识别出电动叉车所处的状态，切换到所需的模糊控制器，使得控制系统具有更强的抗干扰性。

S103，获取速度误差值变化率，并根据速度误差值、速度误差值变化率和对应的子模糊PI控制器生成电流转矩分量给定值。

其中，每一个子模糊PI控制器可为二输入二输出的模糊自整定PI调节器。具体而言，在本发明的实施例中，可根据一段时间内的速度误差值计算出速度误差值变化率，并在获取到速度误差值变化率之后，可将速度误差值、速度误差值变化率作为当前所处的工作状态下的子模糊PI控制器的输入变量，经模糊推理输出修正量ΔKp,ΔKi,对Kp,Ki进行在线整定,并将速度误差值经整定过的子模糊PI调节器得到电流转矩分量给定值

更具体地，对于其中任一个子模糊PI控制器，该控制器的设计过程可为：输入变量均为速度误差值e以及速度误差值变化率ec，输出变量为PI参数的修正量ΔKp,ΔKi，设置e的取值范围为[e_L,e_H]，ec的取值范围为[ec_L,ec_H]，ΔKp的取值范围为[ΔKp_L,ΔKp_H]，ΔKi的取值范围为[ΔKi_L,ΔKi_H]；设置e、ec、ΔKp和ΔKi相应的模糊变量分别为E、EC、ΔKP和ΔKI，E、EC、ΔKP和ΔKI的语言值模糊集采用七级描述如下：{NB(负大)，NM(负中)，NS(负小)，ZE(零)，PS(正小)，PM(正中)，B(正大)}，量化论域为{-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6}，则量化因子 比例因子隶属度函数均采用三角形隶属度函数，根据实际操作经验和理论知识可建立模糊规则C。需要说明的是，对于每一个子模糊PI控制器，该控制器的e、ec、ΔKp、ΔKi的取值范围以及PI参数的初始值均不同，制定的模糊规则C也是互不相同。根据油门给定速度或速度误差值e判断出叉车处于何种状态，以速度误差值e和速度误差值变化率ec作为模糊控制器的输入，根据参数Kp和Ki与E和EC之间的模糊关系，在运行中不断地检测e和ec，根据模糊控制原理把ΔKp,ΔKi作为输出量，从而对这两个参数进行在线修改，具体流程如图3所示，以满足不同的E和EC对控制参数的不同要求，从而使电动叉车的驱动控制系统具有良好的动、静态性能。

举例而言，本发明实施例的驱动控制方法中的变结构模糊控制器的具体实现过程可如下：

1)加速模糊PI控制器是电动叉车在加速状态下所采用的模糊控制器。首先确定速度误差值e以及速度误差值变化率ec的取值范围，考虑到电动叉车的最高时速限制，因此速度误差e的取值范围为[-4000，4000]，速度误差值变化率ec经测量发现其取值范围为[-1600，1600]。如前所述速度误差值e以及速度误差值变化率ec的论域范围都是{-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6}，因此量化因子k_e取值为3/2000，量化因子k_ec取值为3/800。根据e和ec的论域取值，模糊子集均采用七级描述如下：{NB(负大),NM(负中),NS(负小),ZE(零),PS(正小),PM(正中),PB(正大)}；接着制定模糊控制规则，控制器参数调节分段进行，电机起动阶段，为了使速度信号能快速跟踪给定，反馈越快越强越好，所以比例系数应设置大一些，积分作用此时对反馈效果影响很小，因此积分系数可以设为0；在速度信号快要跟踪到给定时，为了不引起超调，在兼顾反馈速度的情况下，可以适当将比例系数减小，并设置较小的积分系数；在速度信号跟踪到给定后，此时误差较小，所以应将比例系数设置的大一些，再加上适当的积分，就可以使速度信号快速、稳定地跟踪给定了。为了兼顾加速的快速性以及平稳性，为加速模糊控制器制定如下表1、表2所示的模糊控制规则。

表1

表2

模糊变量隶属函数采用三角形隶属函数，输入输出的隶属函数如图4所示。使用工程设计方法并根据模型的传递函数对PI参数的初始值进行设定。

2)在减速状态下采用减速模糊PI控制器，减速状态下速度误差值e以及速度误差值变化率ec的取值范围分别为[-4000,4000]，[-1000,1000]。速度误差值e以及速度误差值变化率ec的论域范围均为{-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6}，因此量化因子k_e取值是3/2000，量化因子k_ec取值是3/500。根据e和ec的论域取值，模糊子集均采用如下七级描述：{NB(负大),NM(负中),NS(负小),ZE(零),PS(正小),PM(正中)，PB(正大)}；考虑到减速模式下叉车驾驶员的舒适性及安全性，减速过程必须较平缓，因此制定如下表3、表4所示的模糊控制规则。

表3

表4

同加速模糊PI控制器一样，模糊变量隶属函数也采用三角形隶属函数。并同样对PI参数的初始值进行设定。

3)同理，微动模糊PI控制器是微动状态下采用的模糊控制器，微动状态下速度误差e以及速度误差变化率ec的取值范围分别为[-10,10]，[-50,50]。速度误差e以及速度误差变化率ec的论域范围均为{-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6}，因此量化因子k_e取值是3/5，量化因子k_ec取值是3/25。根据e和ec的论域取值，模糊子集均采用如下七级描述：{NB(负大),NM(负中),NS(负小),ZE(零),PS(正小),PM(正中),PB(正大)}；考虑到微动模式下的稳定性，因此制定如下表5、表6所示的模糊控制规则。

表5

表6

同加速模糊PI控制器，模糊变量隶属函数也采用三角形隶属函数。并同样对PI参数的初始值进行设定。

S104，获取电机的电流励磁分量给定值，并获取电机的电流励磁分量实际值和电流转矩分量实际值。

具体而言，在本发明的实施例中，可根据当前的电机转速以及以下公式(1)来获取电机的电流励磁分量给定值，即当电机转速小于或等于额定转速时，电流励磁分量给定值可取额定励磁电流；当电机转速大于额定转速时，电流励磁分量给定值与电机的额定转速成反比。

其中，i_d表示励磁分量，I_drated为额定励磁电流，ω_r为电机转速，ω_rated为电机的额定转速。

在本发明的实施例中，获取电机的电流励磁分量实际值和电流转矩分量实际值的具体实现过程可如下：实时测定电机的三相电流，并将三相电流依次进行克拉克Clark变换和派克Park变换以得到dq坐标系上的第一电流值i_sd和第二电流值i_sq，并将第一电流值i_sd和第二电流值i_sq分别作为电流励磁分量实际值和电流转矩分量实际值。

S105，根据电流励磁分量给定值和电流转矩分量给定值、以及电流励磁分量实际值和电流转矩分量实际值分别生成电流励磁分量差值和电流转矩分量差值。

具体地，可计算电流励磁分量给定值和电流励磁分量实际值i_sd之间的差值，并将该差值作为电流励磁分量差值，并可计算电流转矩分量给定值和电流转矩分量实际值i_sq之间的差值，并将该差值作为电流转矩分量差值。

S106，根据电流励磁分量差值和电流转矩分量差值生成旋转坐标系下的第一定子电压给定值和第二定子电压给定值，经Park逆变换后得到静止两相坐标系下的第一定子电压给定值和第二定子电压给定值。

具体而言，在本发明的实施例中，根据电流励磁分量差值和电流转矩分量差值生成d轴定子电压分量给定值和q轴定子电压分量给定值(即旋转坐标系下的第一定子电压给定值和第二定子电压给定值)，并将d轴定子电压分量给定值和q轴定子电压分量给定值经Park逆变换后输出静止两相坐标系下的第一定子电压给定值和第二定子电压给定值。

更具体地，在电流控制环节可采用常规的PI调节器，可将电流励磁分量给定值和电流转矩分量给定值分别与电流励磁分量实际值i_sd和电流转矩分量实际值i_sq进行比较后的差值，经过该常规PI调节器后输出d轴定子电压分量给定值和q轴定子电压分量给定值经Park逆变换后输出静止两相坐标系下的定子电压给定值

S107，根据静止两相坐标系下的第一定子电压给定值和第二定子电压给定值生成多路PWM输出，并根据多路PWM输出控制电动叉车中逆变器输出三相电压值，并根据三相电压值控制电机的输出转矩。

具体地，可采用电压空间矢量PWM(Space Vector Pulse Width，简称SVPWM)控制技术，上述定子电压给定值经SVPWM模块产生6路PWM输出，控制逆变器输出三相电压的大小，从而控制电机的输出转矩。

综上，如图5所示，本发明实施例的驱动控制方法可将整个驱动控制过程分为如下几个环节：反馈信号检测环节、速度控制环节、电流控制环节和逆变器控制环节。在反馈信号检测环节中，可实时测定电机的电机转速，并获取油门给定速度，并根据这两个值获得速度误差值，并根据该速度误差值确定对应的子模糊PI控制器，并将该速度误差值、速度误差值变化率作为输入值输入到速度控制环节中的子模糊PI控制器，得到电流转矩分量给定值之后，可将实时测定的三相电流依次进行克拉克Clark变换和派克Park变换以得到dq坐标系上的第一电流值和第二电流值，并将第一电流值和第二电流值分别作为电流励磁分量实际值i_sd和电流转矩分量实际值i_sq。然后，可将该电流转矩分量给定值和电流转矩分量实际值i_sq进行相减以得到电流转矩分量给定值和电流转矩分量实际值i_sq之间的差值，并将获取到的电流励磁分量给定值和电流励磁分量实际值i_sd进行相减以得到电流励磁分量给定值和电流励磁分量实际值i_sd之间的差值，之后，将电流转矩分量给定值和电流转矩分量实际值i_sq之间的差值输入到转矩调节器中以得到q轴定子电压分量给定值并将电流励磁分量给定值和电流励磁分量实际值i_sd之间的差值输入到磁通调节器以得到d轴定子电压分量给定值然后，可将上述两个定子电压分量给定值经Park逆变换后输出静止两相坐标系下的第一定子电压给定值和第二定子电压给定值最后，将定子电压给定值经SVPWM模块产生6路PWM输出，控制逆变器输出三相电压的大小，从而控制电机M的输出转矩。

根据本发明实施例的电动叉车的驱动控制方法，实时测定电动叉车中电机的电机转速，并根据电机转速和油门给定速度获取速度误差值，并根据速度误差值确定对应的子模糊PI控制器，之后，根据速度误差值、速度误差值变化率和对应的子模糊PI控制器生成电流转矩分量给定值，然后，根据电流励磁分量给定值和电流转矩分量给定值、以及电流励磁分量实际值和电流转矩分量实际值分别生成电流励磁分量差值和电流转矩分量差值，之后，根据上述两个分量差值生成旋转坐标系下的第一定子电压给定值和第二定子电压给定值，经Park逆变换后得到静止两相坐标系下的第一定子电压给定值和第二定子电压给定值，最后，根据上述静止两相坐标系下的两个给定值生成多路PWM输出，控制逆变器输出三相电压值，以控制电机的输出转矩，即将变结构模糊控制以及交流电机的矢量控制结合在一起，不仅克服了传统PI控制鲁棒性差及动态精度低的缺陷，同时还能针对电动叉车不同的工作状态而改变模糊控制结构，使得电动叉车在不同的工况下有更好的调速性能，提高了交流异步电机的抗干扰能力、精确度和动态响应能力。

与上述几种实施例提供的电动叉车的驱动控制方法相对应，本发明的一种实施例还提供一种电动叉车的驱动控制装置，由于本发明实施例提供的电动叉车的驱动控制装置与上述几种实施例提供的电动叉车的驱动控制方法相对应，因此在前述电动叉车的驱动控制方法的实施方式也适用于本实施例提供的电动叉车的驱动控制装置，在本实施例中不再详细描述。图6是根据本发明一个实施例的电动叉车的驱动控制装置的结构框图。如图6所示，该电动叉车的驱动控制装置可以包括：电机转速检测模块10、第一获取模块20、第二获取模块30、确定模块40、第一生成模块50、第三获取模块60、第二生成模块70、第三生成模块80和控制模块90。

具体地，电机转速检测模块10可用于实时测定电动叉车中电机的电机转速。

第一获取模块20可用于获取电动叉车的油门给定速度。

第二获取模块30可用于根据测定的电机转速和油门给定速度获取速度误差值。具体而言，在本发明的实施例中，第二获取模块30可将油门给定速度减测定的电机转速的差值作为速度误差值。

确定模块40可用于根据速度误差值确定对应的子模糊PI控制器。具体而言，在本发明的实施例中，确定模块40可根据速度误差值确定电动叉车当前所处的工作状态，并根据当前所处的工作状态确定对应的子模糊PI控制器。

在本发明的实施例中，当速度误差值大于阈值时，确定模块40确定当前所处的工作状态为加速状态，并根据加速状态确定对应的子模糊PI控制器为加速模糊PI控制器；当速度误差值小于阈值时，确定模块40确定当前所处的工作状态为减速状态，并根据减速状态确定子模糊PI控制器为减速模糊PI控制器；当速度误差值等于阈值时，确定模块40确定当前所处的工作状态为匀速状态，并根据匀速状态确定子模糊PI控制器为常规PI控制器；当油门给定速度小于油门给定阈值时，确定模块40确定当前所处的工作状态为微动状态，并根据微动状态确定子模糊PI控制器为微动模糊PI控制器。

第一生成模块50可用于获取速度误差值变化率，并根据速度误差值、速度误差值变化率和对应的子模糊PI控制器生成电流转矩分量给定值。具体而言，在本发明的实施例中，第一生成模块50可将速度误差值、速度误差值变化率作为当前所处的工作状态下的子模糊PI控制器的输入变量，经模糊推理输出修正量ΔKp,ΔKi,对Kp,Ki进行在线整定,并将速度误差值经整定过的子模糊PI调节器得到电流转矩分量给定值。

第三获取模块60可用于获取电机的电流励磁分量给定值，并获取电机的电流励磁分量实际值和电流转矩分量实际值。具体而言，在本发明的实施例中，第三获取模块60可实时测定电机的三相电流，并将三相电流依次进行克拉克Clark变换和派克Park变换以得到dq坐标系上的第一电流值和第二电流值，并将第一电流值和第二电流值分别作为电流励磁分量实际值和电流转矩分量实际值。

第二生成模块70可用于根据电流励磁分量给定值和电流转矩分量给定值、以及电流励磁分量实际值和电流转矩分量实际值分别生成电流励磁分量差值和电流转矩分量差值。

第三生成模块80可用于根据电流励磁分量差值和电流转矩分量差值生成旋转坐标系下的第一定子电压给定值和第二定子电压给定值，经Park逆变换后得到静止两相坐标系下的第一定子电压给定值和第二定子电压给定值。具体而言，在本发明的实施例中，第三生成模块80可根据电流励磁分量差值和电流转矩分量差值生成d轴定子电压分量给定值和q轴定子电压分量给定值(即旋转坐标系下的第一定子电压给定值和第二定子电压给定值)，并将d轴定子电压分量给定值和q轴定子电压分量给定值经Park逆变换后输出静止两相坐标系下的第一定子电压给定值和第二定子电压给定值。

控制模块90可用于根据第一定子电压给定值和第二定子电压给定值生成多路PWM输出，并根据多路PWM输出控制电动叉车中逆变器输出三相电压值，并根据三相电压值控制电机的输出转矩。

根据本发明实施例的电动叉车的驱动控制装置，可通过电机转速检测模块实时测定电动叉车中电机的电机转速，第二获取模块根据电机转速和油门给定速度获取速度误差值，确定模块根据速度误差值确定对应的子模糊PI控制器，第一生成模块根据速度误差值、速度误差值变化率和对应的子模糊PI控制器生成电流转矩分量给定值，第二生成模块根据电流励磁分量给定值和电流转矩分量给定值、以及电流励磁分量实际值和电流转矩分量实际值分别生成电流励磁分量差值和电流转矩分量差值，第三生成模块根据上述两个分量差值生成旋转坐标系下的第一定子电压给定值和第二定子电压给定值，经Park逆变换后得到静止两相坐标系下的第一定子电压给定值和第二定子电压给定值，控制模块根据上述静止两相坐标系下的两个给定值生成多路PWM输出，控制逆变器输出三相电压值，以控制电机的输出转矩，即将变结构模糊控制以及交流电机的矢量控制结合在一起，不仅克服了传统PI控制鲁棒性差及动态精度低的缺陷，同时还能针对电动叉车不同的工作状态而改变模糊控制结构，使得电动叉车在不同的工况下有更好的调速性能，提高了交流异步电机的抗干扰能力、精确度和动态响应能力。

为了实现上述实施例，本发明还提出了一种电动叉车，该电动叉车包括上述任一个实施例所述的电动叉车的驱动控制装置。

根据本发明实施例的电动叉车，可通过驱动控制装置中的电机转速检测模块实时测定电动叉车中电机的电机转速，第二获取模块根据电机转速和油门给定速度获取速度误差值，确定模块根据速度误差值确定对应的子模糊PI控制器，第一生成模块根据速度误差值、速度误差值变化率和对应的子模糊PI控制器生成电流转矩分量给定值，第二生成模块根据电流励磁分量给定值和电流转矩分量给定值、以及电流励磁分量实际值和电流转矩分量实际值分别生成电流励磁分量差值和电流转矩分量差值，第三生成模块根据上述两个分量差值生成旋转坐标系下的第一定子电压给定值和第二定子电压给定值，经Park逆变换后得到静止两相坐标系下的第一定子电压给定值和第二定子电压给定值，控制模块根据上述静止两相坐标系下的两个给定值生成多路PWM输出，控制逆变器输出三相电压值，以控制电机的输出转矩，即将变结构模糊控制以及交流电机的矢量控制结合在一起，不仅克服了传统PI控制鲁棒性差及动态精度低的缺陷，同时还能针对电动叉车不同的工作状态而改变模糊控制结构，使得电动叉车在不同的工况下有更好的调速性能，提高了交流异步电机的抗干扰能力、精确度和动态响应能力。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (13)

1.一种电动叉车的驱动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

实时测定所述电动叉车中电机的电机转速，并获取所述电动叉车的油门给定速度；

根据所述测定的电机转速和所述油门给定速度获取速度误差值，并根据所述速度误差值确定对应的子模糊PI控制器；

获取速度误差值变化率，并根据所述速度误差值、所述速度误差值变化率和所述对应的子模糊PI控制器生成电流转矩分量给定值；

获取所述电机的电流励磁分量给定值，并获取所述电机的电流励磁分量实际值和电流转矩分量实际值；

根据所述电流励磁分量给定值和电流转矩分量给定值、以及所述电流励磁分量实际值和电流转矩分量实际值分别生成电流励磁分量差值和电流转矩分量差值；

根据所述电流励磁分量差值和电流转矩分量差值生成旋转坐标系下的第一定子电压给定值和第二定子电压给定值，经park逆变换后得到静止两相坐标系下的第一定子电压给定值和第二定子电压给定值；以及

根据所述静止两相坐标系下的第一定子电压给定值和第二定子电压给定值生成多路PWM输出，并根据所述多路PWM输出控制所述电动叉车中逆变器输出三相电压值，并根据所述三相电压值控制所述电机的输出转矩。

2.如权利要求1所述的电动叉车的驱动控制方法，其特征在于，所述根据测定的电机转速和所述油门给定速度获取速度误差值，包括：

将所述油门给定速度减所述测定的电机转速的差值作为所述速度误差值。

3.如权利要求1所述的电动叉车的驱动控制方法，其特征在于，所述根据速度误差值确定对应的子模糊PI控制器包括：

根据所述速度误差值确定所述电动叉车当前所处的工作状态，并根据所述当前所处的工作状态确定对应的子模糊PI控制器。

4.如权利要求3所述的电动叉车的驱动控制方法，其特征在于，

当所述速度误差值大于阈值时，确定所述当前所处的工作状态为加速状态，并根据所述加速状态确定对应的子模糊PI控制器为加速模糊PI控制器；

当所述速度误差值小于所述阈值时，确定所述当前所处的工作状态为减速状态，并根据所述减速状态确定所述子模糊PI控制器为减速模糊PI控制器；

当所述速度误差值等于所述阈值时，确定所述当前所处的工作状态为匀速状态，并根据所述匀速状态确定所述子模糊PI控制器为常规PI控制器；

当所述油门给定速度小于油门给定阈值时，确定所述当前所处的工作状态为微动状态，并根据所述微动状态确定所述子模糊PI控制器为微动模糊PI控制器。

5.如权利要求1所述的电动叉车的驱动控制方法，其特征在于，所述根据速度误差值、所述速度误差值变化率和所述对应的子模糊PI控制器生成电流转矩分量给定值，包括：

将所述速度误差值、所述速度误差值变化率作为所述当前所处的工作状态下的所述子模糊PI控制器的输入变量，经模糊推理输出修正量ΔKp,ΔKi,对Kp,Ki进行在线整定,并将所述速度误差值经整定过的所述子模糊PI调节器得到所述电流转矩分量给定值。

6.如权利要求1所述的电动叉车的驱动控制方法，其特征在于，所述获取电机的电流励磁分量实际值和电流转矩分量实际值，包括：

实时测定所述电机的三相电流，并将所述三相电流依次进行克拉克Clark变换和派克Park变换以得到dq坐标系上的第一电流值和第二电流值，并将所述第一电流值和第二电流值分别作为所述电流励磁分量实际值和所述电流转矩分量实际值。

7.一种电动叉车的驱动控制装置，其特征在于，包括：

电机转速检测模块，用于实时测定所述电动叉车中电机的电机转速；

第一获取模块，用于获取所述电动叉车的油门给定速度；

第二获取模块，用于根据所述测定的电机转速和所述油门给定速度获取速度误差值；

确定模块，用于根据所述速度误差值确定对应的子模糊PI控制器；

第一生成模块，用于获取速度误差值变化率，并根据所述速度误差值、所述速度误差值变化率和所述对应的子模糊PI控制器生成电流转矩分量给定值；

第三获取模块，用于获取所述电机的电流励磁分量给定值，并获取所述电机的电流励磁分量实际值和电流转矩分量实际值；

第二生成模块，用于根据所述电流励磁分量给定值和电流转矩分量给定值、以及所述电流励磁分量实际值和电流转矩分量实际值分别生成电流励磁分量差值和电流转矩分量差值；

第三生成模块，用于根据所述电流励磁分量差值和电流转矩分量差值生成旋转坐标系下的第一定子电压给定值和第二定子电压给定值，经park逆变换后得到静止两相坐标系下的第一定子电压给定值和第二定子电压给定值；以及

控制模块，用于根据所述静止两相坐标系下的第一定子电压给定值和第二定子电压给定值生成多路PWM输出，并根据所述多路PWM输出控制所述电动叉车中逆变器输出三相电压值，并根据所述三相电压值控制所述电机的输出转矩。

8.如权利要求7所述的电动叉车的驱动控制装置，其特征在于，所述第二获取模块具体用于：将所述油门给定速度减所述测定的电机转速的差值作为所述速度误差值。

9.如权利要求7所述的电动叉车的驱动控制装置，其特征在于，所述确定模块具体用于：根据所述速度误差值确定所述电动叉车当前所处的工作状态，并根据所述当前所处的工作状态确定对应的子模糊PI控制器。

10.如权利要求9所述的电动叉车的驱动控制装置，其特征在于，

当所述速度误差值大于阈值时，所述确定模块确定所述当前所处的工作状态为加速状态，并根据所述加速状态确定对应的子模糊PI控制器为加速模糊PI控制器；

当所述速度误差值小于所述阈值时，所述确定模块确定所述当前所处的工作状态为减速状态，并根据所述减速状态确定所述子模糊PI控制器为减速模糊PI控制器；

当所述速度误差值等于所述阈值时，所述确定模块确定所述当前所处的工作状态为匀速状态，并根据所述匀速状态确定所述子模糊PI控制器为常规PI控制器；

当所述油门给定速度小于油门给定阈值时，所述确定模块确定所述当前所处的工作状态为微动状态，并根据所述微动状态确定所述子模糊PI控制器为微动模糊PI控制器。

11.如权利要求7所述的电动叉车的驱动控制装置，其特征在于，所述第一生成模块具体用于：

将所述速度误差值、所述速度误差值变化率作为所述当前所处的工作状态下的所述子模糊PI控制器的输入变量，经模糊推理输出修正量ΔKp,ΔKi,对Kp,Ki进行在线整定,并将所述速度误差值经整定过的所述子模糊PI调节器得到所述电流转矩分量给定值。

12.如权利要求7所述的电动叉车的驱动控制装置，其特征在于，所述第三获取模块具体用于：

实时测定所述电机的三相电流，并将所述三相电流依次进行克拉克Clark变换和派克Park变换以得到dq坐标系上的第一电流值和第二电流值，并将所述第一电流值和第二电流值分别作为所述电流励磁分量实际值和所述电流转矩分量实际值。

13.一种电动叉车，其特征在于，包括：如权利要求7至12中任一项所述的电动叉车的驱动控制装置。