CN107733307B - 电动汽车amt换挡下驱动电机速度调节器优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动汽车AMT换挡下驱动电机速度调节器优化方法，为了实现实现快速的AMT换挡操作而设计。本发明电动汽车AMT换挡下驱动电机速度调节器优化方法，在原有闭环控制的基础上，增加一个加速度观测器，当转速处于稳态时，通过减小K值，减弱有源阻尼的作用直至零输出，避免调节器出现限幅失效情况；在需要快速跟踪的动态情况下，恢复有源阻尼项ω(1‑a)K*Kp的输出，减小转速调整超调。即有源阻尼环节只在转速需要动态调整时生效，稳定后取消该有源阻尼的作用。本发明达到当前状态的最优控制的目的，最终达到一个响应速度快，平滑的换挡体验。

Description

电动汽车AMT换挡下驱动电机速度调节器优化方法

技术领域

本发明涉及一种电动汽车AMT换挡下驱动电机速度调节器优化方法。

背景技术

当电动汽车在行驶过程中，TCU(Transmission Control Unit)根据驾驶人的意图发出当前状态下的换挡信号，这时电机速度必须在短时间达到下一挡位的速度值，才能顺利支配AMT(Automated Mechanical Transmission)完成换挡，否则换挡失败。传统的永磁同步电机控制，实质是一种速度闭环控制，所采用的算法一般为工业中常用的PI算法，缺点在于超调过大，可能造成换挡时内部打齿，换挡时间较长。解决的方法是则在PI控制器中加入一个有源阻尼，在基本不影响系统上升时间的情况下，大大减小了系统超调，但同时带来了缺点是，在高速区，该有源阻尼的作用过大，双余度控制器(增加有源阻尼的PI控制器)输出不能达到限幅值，系统不能输出峰值转矩，导致速度不能达到给定速度，限制了其在工程中的作用。

鉴于上述的缺陷，本设计人积极加以研究创新，以期创设一种电动汽车AMT换挡下驱动电机速度调节器优化方法，使其更具有产业上的利用价值。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种响应速度快，平滑的换挡体验的电动汽车AMT换挡下驱动电机速度调节器优化方法。

为达到上述发明目的，本发明电动汽车AMT换挡下驱动电机速度调节器优化方法，包括：

设定权重系数a，为比例系数Kp和积分系数Ki；

车辆自动换挡时，参考速度由整车控制器VCU给出，与编码器反馈回的实际速度作对比，得到控制信号速度差,通过变结构速度调节器，得到需要调节的转矩指令，指导模型在TL负载下，进行调速，直到速度达到与参考速度一致，形成了一个速度闭环；

其中，变结构调节器，用公式表示为：Te＝(ω'-ω)Kp+Ki∫(ω'-ω)dt-ω(1-a)K*Kp，式中，TL为负载转矩，Te为调节输出转矩，J为转动惯量，1/S为积分环节；ω'为VCU给定电机参考速度，ω为编码器反馈电机实际速度，a为权重系数；(ω'-ω)*Kp+Ki∫(ω'-ω)dt为PI调节器的输出；ω(1-a)K*Kp为有源阻尼项的输出；

增加一个加速度观测器，所述加速度观测器用于观测所述的驱动电机的加速度，当加速度值小于设定值时，控制器通过计算加速度值与设定值的差值大小来减小K值，减弱有源阻尼的作用直至零输出；当加速度值大于、等于设定值时，恢复有源阻尼项ω(1-a)K*Kp的输出，减小转速调整超调。

借由上述方案，本发明基于数据插入的文件生成系统及方法至少具有以下优点：

变结构速度调节器，在原有的基础上增加一个加速度观测器，输出一个可以重新分配PI控制器和有源阻尼的输出作用，以达到当前状态的最优控制的目的，最终达到一个响应速度快，平滑的换挡体验。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明电动汽车AMT换挡驱动电机速度调节器结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明电动汽车AMT换挡下驱动电机速度调节器优化方法，车辆自动换挡时，参考速度由整车控制器VCU给出，与编码器反馈回的实际速度作对比，得到控制信号速度差,通过变结构速度调节器，得到需要调节的转矩指令，指导模型在TL负载下，进行调速，直到速度达到与参考速度一致，形成了一个速度闭环。

变结构调节器，用公式表示为：Te＝(ω'-ω)Kp+Ki∫(ω'-ω)dt-ω(1-a)K*Kp，从公式中可以看出，在ω较大的时候，有源阻尼ω(1-a)K*Kp可能很大，作用与PI调节器的输出(ω'-ω)*Kp+Ki∫(ω'-ω)dt产生的效果相反，导致双余度调节器输出不能达到PI控制器的限幅值，限幅值失效，使得系统不能输出限幅峰值转矩，在负载TL满载的情况下，输出转矩不够，电机转速不能调节，最终导致速度环失效。

针对上述情况，本实施例增加一个加速度观测器，当转速处于稳态时，通过减小K值，减弱有源阻尼的作用直至零输出，避免调节器出现限幅失效情况；在需要快速跟踪的动态情况下，恢复有源阻尼项ω(1-a)K*Kp的输出，减小转速调整超调。即有源阻尼环节只在转速需要动态调整时生效，稳定后取消该有源阻尼的作用，防止出现调节器输出限幅失效的情况，最终实现快速的AMT换挡操作。快速跟踪：快速响应调节电机转速，当加速度值大于设定值时：控制器判定需要快速跟踪电机转速动态变化。

a为权重系数，Kp，Ki为比例系数和积分系数，TL为负载转矩，Te为调节输出转矩，J为转动惯量，1/S为积分环节，ω'为VCU给定电机参考速度，ω为编码器反馈电机实际速度，a为权重系数，这里需要说明的是权重系数a、Kp、Ki系数是根据实际系统应用确定的。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种电动汽车AMT换挡下驱动电机速度调节器优化方法，其特征在于，包括：

设定权重系数a，Kp为比例系数，Ki为积分系数；

车辆自动换挡时，参考速度由整车控制器VCU给出，与编码器反馈回的实际速度作对比，得到控制信号速度差,通过变结构速度调节器，得到需要调节的转矩指令，指导模型在TL负载下，进行调速，直到速度达到与参考速度一致，形成了一个速度闭环；

其中，变结构调节器，用公式表示为：Te＝(ω'-ω)Kp+Ki∫(ω'-ω)dt-ω(1-a)K*Kp，式中，TL为负载转矩，Te为调节输出转矩；ω'为VCU给定电机参考速度，ω为编码器反馈电机实际速度，a为权重系数，(ω'-ω)*Kp+Ki∫(ω'-ω)dt为PI调节器的输出；ω(1-a)K*Kp为有源阻尼项的输出；

增加一个加速度观测器，所述加速度观测器用于观测所述的驱动电机的加速度，当加速度值小于设定值时，控制器通过计算加速度值与设定值的差值大小来减小K值，减弱有源阻尼的作用直至零输出；当加速度值大于、等于设定值时，恢复有源阻尼项ω(1-a)K*Kp的输出，减小转速调整超调。

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