CN109802617B - 一种驱动电机的控制方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种驱动电机的控制方法及装置，该控制方法首先控制目标驱动电机的转子处于预设初始位置，然后控制目标驱动电机处于开环启动状态，并设定目标驱动电机的实时开环速度以及实时开环位置信息。之后，获取目标驱动电机的实时电流值，确定实时电流值对应的直轴电感以及交轴电感。基于该电感值，确定出目标驱动电机的估计速度以及估计位置信息。并基于实时开环速度、实时开环位置信息、估计速度、估计位置信息，确定出目标驱动电机的控制速度以及目标驱动电机的转子的控制位置信息。本方案能够依据实时电流值确定电感，进而计算出表征电机转子角度的控制位置信息，其计算量小，响应速度快，且无需位置传感器，节约成本。

Description

一种驱动电机的控制方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，具体涉及一种驱动电机的控制方法、装置及系统。

背景技术

目前，无刷直流电机主要采用六步换相的控制方式，存在噪音大，控制效率低的问题。除此，传统的磁场定相控制方式需要使用位置传感器来实时获取电机的转子位置，在一定程度上增加了成本，降低了控制系统的可靠性。

随着科技的不断发展，电子泵被广泛应用在汽车上。而电子泵具有高转速、高负载率的特性，当电机高负载运行时，其电感变化也较大。目前，无传感器控制方法由于对电机参数，主要是电感参数的敏感性较高，在高负载率时会造成较大的角度估计误差，过大的角度误差会导致电机的带载率降低，进而降低了系统效率。除此，一旦运行过程中，出现较大的负载变化，会导致系统故障。

因此，如何提供一种驱动电机的控制方法，既能准确的估算电机转子的角度，又能降低系统成本，是本领域技术人员亟待解决的一大技术难题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种驱动电机的控制方法，既能准确的估算电机转子的角度，又能降低系统成本。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种驱动电机的控制方法，包括：

控制目标驱动电机的转子处于预设初始位置；

控制所述目标驱动电机处于开环启动状态，设定所述目标驱动电机的实时开环速度以及实时开环位置信息；

获取所述目标驱动电机的实时电流值，确定所述实时电流值对应的目标驱动电机的实时参数，所述实时参数至少包括所述目标驱动电机的直轴电感以及所述目标驱动电机的交轴电感；

基于所述目标驱动电机的实时参数，确定出所述目标驱动电机的估计速度以及估计位置信息；

基于所述实时开环速度、所述实时开环位置信息、所述估计速度、所述估计位置信息，确定出所述目标驱动电机的控制速度以及所述目标驱动电机的转子的控制位置信息，以使所述目标驱动电机切换至闭环运行状态。

可选的，所述控制所述目标驱动电机处于开环启动状态，设定所述目标驱动电机的实时开环速度以及实时开环位置信息，包括：

基于所述目标驱动电机的额定负载转矩以及所述目标驱动电机的转动惯量，确定出目标启动转矩；

基于所述目标启动转矩，确定出所述目标驱动电机的目标加速度；

设定所述目标加速度为所述目标驱动电机的开环启动的加速度；

基于所述目标驱动电机的开环启动的加速度，确定出所述目标驱动电机的实时开环速度以及实时开环位置信息。

可选的，所述确定所述实时电流值对应的目标驱动电机的实时参数，包括：

基于目标公式：

或

确定出与所述实时电流值对应的待辨识参数，所述待辨识参数包括第一待辨识参数以及第二待辨识参数，其中，i_d(k)为k时刻的直轴电流，

为k时刻的交轴电流，A为所述第一待辨识参数，B为所述第二待辨识参数，R为电机相电阻，i_d(k-1)为k-1时刻的直轴电流，

为k-1时刻的交轴电流，v_d(k-1)为k-1时刻的直轴电压，

为k-1时刻的交轴电压，Ts为一个检测的时间周期，所述时间周期包括多个时刻，ω为电机电角速度；

基于所述待辨识参数，根据公式

以及

确定所述实时电流值对应的所述目标驱动电机的实时参数，其中，L_d为所述实时参数中的直轴电感，L_q为所述实时参数中的交轴电感。

可选的，所述确定出与所述实时电流值对应的待辨识参数，包括：

将所述目标公式转换成预设递推数序模型y＝φ^Tθ，其中，φ^T为输入矩阵，y为输出矩阵，θ为待辨识参数，得出y＝[i_q(k)]，

其中，

为k时刻的交轴电流，

为k-1时刻的交轴电流，

为k-1时刻的交轴电压，ω为电机电角速度，i_d(k-1)为k-1时刻的直轴电流，A为所述第一待辨识参数，B为所述第二待辨识参数，R为电机相电阻，Ts为一个检测的时间周期，所述时间周期包括多个时刻；

设定当前待辨识参数为上一时刻的待辨识参数与预设修正值的和，确定出所述与所述实时电流值对应的待辨识参数。

可选的，所述设定当前待辨识参数为上一时刻的待辨识参数与预设修正值的和，确定出所述与所述实时电流值对应的待辨识参数，包括：

基于公式

确定出所述第一待辨识参数以及所述第二待辨识参数，其中，

为所述当前待辨识参数，

为所述上一时刻的待辨识参数，

为所述预设修正值，Pk为递推矩阵，且

λ为遗忘因子。

可选的，所述基于所述目标驱动电机的实时参数，确定出所述目标驱动电机的估计速度以及估计位置信息，包括：

基于所述目标启动转矩，确定出所述目标驱动电机的控制指令；

基于所述控制指令，确定出所述目标驱动电机的实时控制电压矢量；

将所述实时电流值以及所述实时控制电压矢量转换成静止坐标系的第一电压组以及第一电流组；

基于预设数学模型以及所述第一电压组，确定出预估电流组；

基于所述第一电流组以及所述预估电流组，通过PI控制器确定出所述目标驱动电机的扩展反电势组；

基于所述扩展反电势组，确定出所述目标驱动电机的估计速度以及估计位置信息。

可选的，所述基于预设数学模型以及所述第一电压组，确定出预估电流组，包括：

所述预设数学模型为

其中，R为电机相电阻，L_d为直轴电感，L_q为交轴电感，i_α'为所述预估电流组中的第一预估电流，i_β'为所述预估电流组中的第二预估电流，p为微分算子，ω为电机电角速度，V_α为第一电压组中的第一电压，V_β为第一电压组中的第二电压。

可选的，所述基于所述扩展反电势组，确定出所述目标驱动电机的估计速度以及估计位置信息，包括：

根据公式

确定出表征所述预估位置信息的第一中间值组，其中，e_α为所述扩展反电势组中第一扩展反电势，e_β为所述扩展反电势组中第二扩展反电势，L_d为直轴电感，L_q为交轴电感，i_d为直轴电流，

为交轴电流，ω为电机电角速度，sinθ为所述第一中间值组中的第一中间值，cosθ为所述第一中间值组中的第二中间值，E_ex为扩展反电势；

基于所述第一中间值组以及三角公式，确定出所述目标驱动电机的估计速度；

确定所述目标驱动电机的估计速度的积分值为所述目标驱动电机的估计位置信息。

可选的，所述基于所述实时开环速度、所述实时开环位置信息、所述估计速度、所述估计位置信息，确定出所述目标驱动电机的控制速度以及所述目标驱动电机的转子的控制位置信息，包括：

基于预设的权重与速度的关系表，确定出与所述估计速度对应的目标权重；

根据公式ω_use＝(1-γ)ω_ol+γω_est以及θ_use＝(1-γ)θ_ol+γθ_est，确定出所述目标驱动电机的控制速度以及所述目标驱动电机的转子的控制位置信息，其中，ω_use为所述目标驱动电机的控制速度，γ为所述目标权重，ω_ol为所述实时开环速度，ω_est为所述估计速度，θ_use为所述目标驱动电机的转子的控制位置信息，θ_ol为所述实时开环位置信息，θ_est为所述估计位置信息。

一种驱动电机的控制装置，包括：

控制模块，用于控制目标驱动电机的转子处于预设初始位置；

第一确定模块，用于控制所述目标驱动电机处于开环启动状态，设定所述目标驱动电机的实时开环速度以及实时开环位置信息；

第二确定模块，用于获取所述目标驱动电机的实时电流值，确定所述实时电流值对应的目标驱动电机的实时参数，所述实时参数至少包括所述目标驱动电机的直轴电感以及所述目标驱动电机的交轴电感，基于所述目标驱动电机的实时参数，确定出所述目标驱动电机的估计速度以及估计位置信息；

第三确定模块，用于基于所述实时开环速度、所述实时开环位置信息、所述估计速度、所述估计位置信息，确定出所述目标驱动电机的控制速度以及所述目标驱动电机的转子的控制位置信息，以使所述目标驱动电机切换至闭环运行状态。

基于上述技术方案，本发明实施例提供了一种驱动电机的控制方法及装置，该控制方法首先控制目标驱动电机的转子处于预设初始位置，然后控制所述目标驱动电机处于开环启动状态，并设定所述目标驱动电机的实时开环速度以及实时开环位置信息。同时，获取所述目标驱动电机的实时电流值，确定所述实时电流值对应的目标驱动电机的实时参数，所述实时参数至少包括所述目标驱动电机的直轴电感以及所述目标驱动电机的交轴电感。基于所述目标驱动电机的实时参数，确定出所述目标驱动电机的估计速度以及估计位置信息。之后，基于所述实时开环速度、所述实时开环位置信息、所述估计速度、所述估计位置信息，确定出所述目标驱动电机的控制速度以及所述目标驱动电机的转子的控制位置信息，以使所述目标驱动电机平滑的切换至闭环运行状态。在本方案中，能够依据实时电流值确定电感，进而准确的计算出控制速度以及表征电机转子角度的控制位置信息，其计算量小，响应速度快，且不采用位置传感器，降低了系统成本。除此，本方案对扩展反电势进行标准化，减小了速度变化以及电流突变对系统的影响，增强了系统稳定性以及鲁棒性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种驱动电机的控制方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种驱动电机的控制方法的又一流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种驱动电机的控制方法的又一流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种驱动电机的控制方法的又一流程示意图；

图5为本发明实施例提供的一种权重与速度的关系示意图；

图6为本发明实施例提供的一种驱动电机的控制装置的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种驱动电机的控制系统的架构图。

具体实施方式

请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种驱动电机的控制方法的流程示意图，该控制方法包括：

S11、控制目标驱动电机的转子处于预设初始位置。

由于每次电机停机时，转子将停在任意位置，因此需要先施加一个电压矢量使电机转子定位到预设初始位置。而预设初始位置可以根据需求进行设定，例如，电机转子初始位置为初始零位置(以A相为基准)，或者初始位置为π/2位置等。

具体的，本实施例提供了一种控制目标驱动电机的转子处于预设初始位置的具体实现方式，如图2所示，包括：

S21、设定目标驱动电机的直轴电压为第一预设值；

S22、设定目标驱动电机的交轴电压为第二预设值；

S23、设定目标驱动电机的预设初始位置为第三预设值。

以初始位置为初始零位置为例，可以设定第一预设值为母线电压的三分之一，第二预设值为零，第三预设值为零。即，设定成Vd＝0.3Vdc，Vq＝0，θ＝0的电压矢量，其中Vd为直轴电压，Vq为交轴电压，Vdc为母线电压。

同理，当初始位置为π/2位置时，可以设定第一预设值为零，第二预设值为母线电压的三分之一，第三预设值为π/2。即，设定成Vd＝0，Vq＝0.3Vdc，θ＝π/2的电压矢量。

除此，初始位置还可以为0-2π中的任意位置。直轴电压以及交轴电压还可以选取为n倍的母线电压，其中，n大于等于0且小于等于1。在本实施例中，n优选为0.3，此时，可以避免由于直轴电压过小导致的无法提供转子转动所需的磁场的问题，还可以避免由于直轴电压过大导致的启动电流过大的问题。

S12、控制目标驱动电机处于开环启动状态，设定目标驱动电机的实时开环速度以及实时开环位置信息。

具体的，如图3所示，本实施例提供了一种控制目标驱动电机处于开环启动状态，设定目标驱动电机的实时开环速度以及实时开环位置信息的具体实现方式，包括：

S31、基于目标驱动电机的额定负载以及目标驱动电机的转动惯量，确定出目标启动转矩；

S32、基于目标启动转矩，确定出目标驱动电机的目标加速度；

S33、设定目标加速度为目标驱动电机的开环启动的加速度；

S34、基于目标驱动电机的开环启动的加速度，确定出目标驱动电机的实时开环速度以及实时开环位置信息。

示意性的，根据公式

计算出目标驱动电机的目标加速度，其中，T_L为目标驱动电机的额定负载转矩，T_e为电机产生的目标启动转矩，J为目标驱动电机的转动惯量，ω为驱动电机的电角速度，则，加速度即为

之后，选择略小于该加速度的值作为开环启动的目标加速度，并以此目标加速度计算出目标驱动电机的实时开环速度以及实时开环位置信息。例如，当目标驱动电机的额定负载转矩为1Nm，目标驱动电机的转动惯量为0.002kgm²，若给定目标启动转矩为2Nm，那么电机加速度则为500rad/s²，之后需要选一个小于该加速度的值作为目标驱动电机的开环启动的加速度，例如450rad/s²，将该目标加速度作为参考值，积分即可得到目标驱动电机的实时开环速度ω＝∫450dt，再将实时开环速度积分，即可得到目标驱动电机的实时开环位置信息θ＝∫ωdt。

S13、获取所述目标驱动电机的实时电流值，确定所述实时电流值对应的目标驱动电机的实时参数。基于所述目标驱动电机的实时参数，确定出所述目标驱动电机的估计速度以及估计位置信息，其中，所述实时参数至少包括所述目标驱动电机的直轴电感以及所述目标驱动电机的交轴电感；

具体的，本实施例提供了一种确定所述实时电流值对应的目标驱动电机的实时参数的具体实现方式，包括：

基于目标公式

或

确定出与所述实时电流值对应的待辨识参数，所述待辨识参数包括第一待辨识参数以及第二待辨识参数。

其中，i_d(k)为k时刻的直轴电流，

为k时刻的交轴电流，A为所述第一待辨识参数，B为所述第二待辨识参数，R为电机相电阻，i_d(k-1)为k-1时刻的直轴电流，

为k-1时刻的交轴电流，v_d(k-1)为k-1时刻的直轴电压，

为k-1时刻的交轴电压，Ts为一个检测的时间周期，所述时间周期包括多个时刻，ω为电机电角速度。

具体的，将目标公式转换成预设递推数序模型y＝φ^Tθ，其中，φ^T为输入矩阵，y为输出矩阵，θ为待辨识参数，得出y＝[i_q(k)]，

然后，设定当前待辨识参数为上一时刻的待辨识参数与预设修正值的和，确定出所述与所述实时电流值对应的待辨识参数。

具体为，基于公式

确定出所述第一待辨识参数以及所述第二待辨识参数，其中，

为所述当前待辨识参数，

为所述上一时刻的待辨识参数，

为所述预设修正值，Pk为递推矩阵，且

λ为遗忘因子。

基于所述待辨识参数，根据公式

以及

确定所述实时电流值对应的所述目标驱动电机的实时参数，其中，L_d为所述实时参数中的直轴电感，L_q为所述实时参数中的交轴电感。

在辨识出第一待辨识参数A以及第二待辨识参数B后，将A和B代入公式

以及

得到实时参数中的直轴电感以及实时参数中的交轴电感。

示意性的，本实施例采用最小递推二乘法对电机本身的参数进行辨识。经过发明人多次仿真与实验可知，电阻R仅对无传感器控制算法的收敛速度有一定影响，对位置与速度估计精度影响很小，可忽略不计。而电感的变化将直接影响位置估计的准确性，因此要减小无传感器控制的误差，仅需对电感值进行调整即可。

并根据电机特性可知，电感值的变化主要受磁饱和的影响，直轴由于有永磁体，其磁导率与空气磁导率相当，直轴等效气隙大，磁路很难饱和，因此直轴电流id对直轴电感Ld影响很小，而交轴没有永磁体，等效气隙小，因此磁路很容易饱和，交轴电感Lq与交轴电流iq成反相关。而交轴电流iq增加，会导致直轴磁通增大，因此直轴电感Ld也会增加，因此iq增加，会一定程度增大Ld。而交轴磁路一旦饱和，交轴电感主要受本轴磁路影响，因此可认为id对Lq几乎无影响。

综上，交轴电流iq对直轴电感Ld和交轴电感Lq都有影响，若算法中加入电感值Ld和Lq与电流iq变化的对应关系，即可减小估计误差。

因此，本实施例采用离线辨识出不同电流值所对应的电感值，并将其通过查表的方式加入算法中，具体计算方式如下：

递推数学模型：

y＝φ^Tθ

其中，y为输出矩阵，θ为待辨识参数，φ^T为输入矩阵。

以上公式为电机运行的数学模型，其中，vd，vq，id，iq，为abc三相电压电流经坐标变换到dq轴后的直轴，交轴电压，电流值，R为相电阻，ψ为转子磁链，Ld为直轴电感，Lq为交轴电感，ω为电机电角速度。

将上式微分部分展开，可变形得到：

其中，k表示当前时刻，k-1表示前一时刻，Ts为程序的时间周期。

由上述分析可知，直轴电流id对电感影响很小，辨识时可设定id目标值不变，iq在0～额定电流之间变化。电机实际运行时，电阻的变化与温度相关，温度升高，电阻值会在一定程度增大，但电阻值本身非常小，对辨识影响较小，可作为不变量。而在电机额定电流下，转子磁链的变化也很小，可认定为常数。因此将上式进一步变形得到：

A＝Ts/Ld，B＝Ts/Lq，uq＝vq-ωψ。由于两个算式都含有辨识参数，仅选取一个即可，将此数学公式结合到递推模型中可得：

参数辨识采用新的辨识结果＝旧的辨识结果+修正量的方式，其公式为：

其中Pk为递推矩阵，其计算方式如下：

辨识得到A，B后，再计算出Ld，Lq：

需要说明的是，本发明课选取初始递推矩阵P0＝10e6[1，0，0；0，1，0；0，0，1]，遗忘因子λ的取值范围为0.95～0.99。进而使电流分别在0～额定电流下辨识出电机参数，并记录数据，得出电机参数关于电流的对应关系。

值得一提的是，当电机负载变化，特别是带载率增加到70％以上时，可以实时调节控制模型中的电感值，将其更新到上述公式中，以此来达到精确控制的目的，从根本上减小因负载率较高而带来的角度误差。

除此，本方案提供的驱动电机的控制方法可以通过查找上面得出的电机参数关于电流的对应关系，无需实时辨识电机参数，可大大减小运算量，又能根据电流值的变化实时调节电机参数，减小估计误差，提升带载率，尤其适用于汽车泵类驱动电机负载率高，且运算速度不高的场合。

在上述实施例的基础上，如图4所示，本实施例提供了一种基于所述目标驱动电机的实时参数，确定出所述目标驱动电机的估计速度以及估计位置信息的具体实现方式，包括：

S41、基于目标启动转矩，确定出目标驱动电机的控制指令；

例如，根据转矩公式

确定出目标启动转矩对应的控制指令(电流)。其中，P为极对数，ψ_m为转子磁链，Ld为d轴电感，Lq为q轴电感，id为d轴电流，iq为q轴电流值。

S42、基于控制指令，确定出目标驱动电机的实时控制电压矢量；

S43、将实时电流值以及实时控制电压矢量转换成静止坐标系的第一电压组以及第一电流组；

具体的，将实时电流值以及实时控制电压矢量转换至静止坐标系αβ平面，得到第一电压组V_α，V_β以及第一电流组i_α，i_β。

S44、基于预设数学模型以及第一电压组，确定出预估电流组；

其中，本实施例采用数学模型为：

将上式变换到静止坐标参考系，

由此数学模型，可估计得到预估电流组i_α'，i_β'。其中，R为电机相电阻，L_d为直轴电感，L_q为交轴电感，i_α'为预估电流组中的第一预估电流，i_β'为预估电流组中的第二预估电流，p为微分算子，Ke为反电势常数，ω为电机电速度，V_α为第一电压组中的第一电压，V_β为第一电压组中的第二电压，id为直轴电流，iq为交轴电流。

S45、基于第一电流组以及预估电流组，通过PI控制器确定出目标驱动电机的扩展反电势组；

具体为，将预估电流组与第一电流组相减，通过PI控制器可得到与位置信息直接相关的扩展反电势组e_α，e_β。

S46、基于扩展反电势组，确定出目标驱动电机的估计速度以及估计位置信息。

具体的，根据公式

将e_α，e_β标准化后，确定出表征预估位置信息的第一中间值组sinθ与cosθ，即

其中，e_α为扩展反电势组中第一扩展反电势，e_β为扩展反电势组中第二扩展反电势，L_d为直轴电感，L_q为交轴电感，i_d为直轴电流，

为交轴电流，ω为电机电速度，sinθ为第一中间值组中的第一中间值，cosθ为第一中间值组中的第二中间值。

需要说明的是，由于扩展反电势E_ex的幅值不仅与速度变化有关，还与交轴电流i_q的变化相关，若直接进行PI控制，会使系统对电流的突变，与速度的突变更为敏感，标准化可在一定程度上弱化由于速度的变化，与电流的变化对系统带来的影响，使系统抗扰性和鲁棒性增加，更适用于负载有较大变化的泵类驱动电机。

之后，基于第一中间值组以及三角公式

确定出目标驱动电机的估计速度。然后确定目标驱动电机的估计速度的积分值为目标驱动电机的估计位置信息，即

S14、基于实时开环速度、实时开环位置信息、估计速度、估计位置信息，确定出目标驱动电机的控制速度以及目标驱动电机的转子的控制位置信息，以使目标驱动电机切换至闭环运行状态。

具体的，基于预设的权重与速度的关系表，如图5所示，确定出与估计速度对应的目标权重。需要说明的是，在本实施例中，根据电机的实时运行情况，采用变权重方法更新控制环路中使用的控制速度以及控制位置信息，使电机由开环运行平滑过渡到闭环运行。例如，可以设定初始权重k＝0，当转速高于某值时，权重开始增加，直至增加到k＝1。

然后根据公式ω_use＝(1-γ)ω_ol+γω_est以及θ_use＝(1-γ)θ_ol+γθ_est，确定出目标驱动电机的控制速度以及目标驱动电机的转子的控制位置信息。

其中，ω_use为目标驱动电机的控制速度，γ为所述目标权重，ω_ol为实时开环速度，ω_est为估计速度，θ_use为目标驱动电机的转子的控制位置信息，θ_ol为实时开环位置信息，θ_est为估计位置信息。

可见，本方案能够实现开环状态与闭环状态的平滑切换，并且仅根据对实时电流值的测量，即可准确的计算出预估速度以及预估位置，进而得到控制速度以及表征电机转子角度的控制位置信息，其计算量小，响应速度快，且不采用位置传感器，降低了系统成本。

在上述实施例的基础上，本实施例还提供了一种驱动电机的控制装置，如图6所示，应用于如图7所示的控制系统，该控制系统中，ω为驱动电机的电角速度，θ为目标驱动电机的位置信息，iα，iβ为第一电流组，id为d轴电流，iq为q轴电流，Vd为d轴电压，Vq为q轴电压，ia为a相电流，ic为c相电流，αβ→dq为坐标系转换。Id*为d轴电流的目标值，iq*为q轴电流的目标值。MTPA为最大转矩电流比控制，FW为弱磁控制，SVPWM指空间坐标向量调制。具体的，该控制装置包括：

控制模块61，用于控制目标驱动电机的转子处于预设初始位置；

第一确定模块62，用于确定目标驱动电机处于开环启动状态，获取目标驱动电机的实时开环速度以及实时开环位置信息；

第二确定模块63，用于获取目标驱动电机的实时电流值，基于实时电流值，确定出目标驱动电机的估计速度以及估计位置信息；

第三确定模块64，用于基于实时开环速度、实时开环位置信息、估计速度、估计位置信息，确定出目标驱动电机的控制速度以及目标驱动电机的转子的控制位置信息，以使目标驱动电机切换至闭环运行状态。

该控制装置的工作原理请参见上述控制方法，在此不重复叙述。

综上，本发明提供了一种驱动电机的控制方法及装置，该控制方法首先控制目标驱动电机的转子处于预设初始位置，然后控制目标驱动电机处于开环启动状态，并设定目标驱动电机的实时开环速度以及实时开环位置信息。同时，获取目标驱动电机的实时电流值，基于实时电流值，确定出目标驱动电机的估计速度以及估计位置信息。之后，基于实时开环速度、实时开环位置信息、估计速度、估计位置信息，确定出目标驱动电机的控制速度以及目标驱动电机的转子的控制位置信息，以使目标驱动电机平滑的切换至闭环运行状态。可见，本方案仅需对实时电流值进行测量，即可准确的计算出表征电机转子角度的控制位置信息，其计算量小，响应速度快，且无需位置传感器，节约成本。除此，本方案对扩展反电势进行标准化，减小了速度变化以及电流突变对系统的影响，增强了系统稳定性以及鲁棒性。值得一提的是，本方案还确定了各个实时电流值对应的目标驱动电机的直轴电感值以及交轴电感值，将该电感值作用到上述数学公式中，进一步提高计算得到的目标驱动电机的控制速度以及转子的控制位置信息的准确度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种驱动电机的控制方法，其特征在于，包括：

控制目标驱动电机的转子处于预设初始位置；

控制所述目标驱动电机处于开环启动状态，设定所述目标驱动电机的实时开环速度以及实时开环位置信息；

获取所述目标驱动电机的实时电流值，确定所述实时电流值对应的目标驱动电机的实时参数，所述实时参数包括所述目标驱动电机的直轴电感以及所述目标驱动电机的交轴电感；

基于所述目标驱动电机的实时参数，确定出所述目标驱动电机的估计速度以及估计位置信息；

基于所述实时开环速度、所述实时开环位置信息、所述估计速度、所述估计位置信息，确定出所述目标驱动电机的控制速度以及所述目标驱动电机的转子的控制位置信息，以使所述目标驱动电机切换至闭环运行状态；

所述确定所述实时电流值对应的目标驱动电机的实时参数，包括:

确定目标公式为

或

其中，i_d(k)为k时刻的直轴电流，i_q(k)为k时刻的交轴电流，A为第一待辨识参数，B为第二待辨识参数，R为电机相电阻，i_d(k-1)为k-1时刻的直轴电流，i_q(k-1)为k-1时刻的交轴电流，v_d(k-1)为k-1时刻的直轴电压，u_q(k-1)为k-1时刻的交轴电压，Ts为一个检测的时间周期，ω为电机电角速度；

将目标公式转换成预设递推数序模型y＝φ^Tθ，其中，y为输出矩阵，φ^T为输入矩阵，θ为待辨识参数；

基于公式

设定当前待辨识参数为上一时刻的待辨识参数与预设修正值的和，确定出与所述第一待辨识参数以及所述第二待辨识参数，其中，

为当前待辨识参数，

为上一时刻的待辨识参数，

为预设修正值，λ为遗忘因子；

基于所述第一待辨识参数以及所述第二待辨识参数，确定所述实时电流值对应的所述目标驱动电机的实时参数；

其中，所述将目标公式转换成预设递推数序模型y＝φ^Tθ，包括：

确定y＝[i_q(k)]，φ^T＝[i_q(k-1) u_q(k-1) -ωi_d(k-1)]，

2.根据权利要求1所述的驱动电机的控制方法，其特征在于，所述控制所述目标驱动电机处于开环启动状态，设定所述目标驱动电机的实时开环速度以及实时开环位置信息，包括：

基于所述目标驱动电机的额定负载转矩以及所述目标驱动电机的转动惯量，确定出目标启动转矩；

基于所述目标启动转矩，确定出所述目标驱动电机的目标加速度；

设定所述目标加速度为所述目标驱动电机的开环启动的加速度；

基于所述目标驱动电机的开环启动的加速度，确定出所述目标驱动电机的实时开环速度以及实时开环位置信息。

3.根据权利要求1所述的驱动电机的控制方法，其特征在于，所述确定所述实时电流值对应的目标驱动电机的实时参数，包括：

根据公式

以及

确定所述实时电流值对应的所述目标驱动电机的实时参数，其中，L_d为所述实时参数中的直轴电感，L_q为所述实时参数中的交轴电感。

4.根据权利要求1所述的驱动电机的控制方法，其特征在于，P_k为当前递推矩阵，且

5.根据权利要求1所述的驱动电机的控制方法，其特征在于，所述基于所述目标驱动电机的实时参数，确定出所述目标驱动电机的估计速度以及估计位置信息，包括：

基于所述目标启动转矩，确定出所述目标驱动电机的控制指令；

基于所述控制指令，确定出所述目标驱动电机的实时控制电压矢量；

将所述实时电流值以及所述实时控制电压矢量转换成静止坐标系的第一电压组以及第一电流组；

基于预设数学模型以及所述第一电压组，确定出预估电流组；

基于所述第一电流组以及所述预估电流组，通过PI控制器确定出所述目标驱动电机的扩展反电势组；

基于所述扩展反电势组，确定出所述目标驱动电机的估计速度以及估计位置信息。

6.根据权利要求5所述的驱动电机的控制方法，其特征在于，所述基于预设数学模型以及所述第一电压组，确定出预估电流组，包括：

所述预设数学模型为

其中，R为电机相电阻，L_d为直轴电感，L_q为交轴电感，i_α'为所述预估电流组中的第一预估电流，i_β'为所述预估电流组中的第二预估电流，p为微分算子，ω为电机电角速度，V_α为第一电压组中的第一电压，V_β为第一电压组中的第二电压，E_ex为扩展反电势。

7.根据权利要求5所述的驱动电机的控制方法，其特征在于，所述基于所述扩展反电势组，确定出所述目标驱动电机的估计速度以及估计位置信息，包括：

根据公式

确定出表征所述预估位置信息的第一中间值组，其中，e_α为所述扩展反电势组中第一扩展反电势，e_β为所述扩展反电势组中第二扩展反电势，i_d为直轴电流，i_q为交轴电流，sinθ为所述第一中间值组中的第一中间值，cosθ为所述第一中间值组中的第二中间值，E_ex为扩展反电势，Ke为反电势常数，ω为电机电速度；

基于所述第一中间值组以及三角公式，确定出所述目标驱动电机的估计速度；

确定所述目标驱动电机的估计速度的积分值为所述目标驱动电机的估计位置信息。

8.根据权利要求1所述的驱动电机的控制方法，其特征在于，所述基于所述实时开环速度、所述实时开环位置信息、所述估计速度、所述估计位置信息，确定出所述目标驱动电机的控制速度以及所述目标驱动电机的转子的控制位置信息，包括：

基于预设的权重与速度的关系表，确定出与所述估计速度对应的目标权重；

根据公式ω_use＝(1-γ)ω_ol+γω_est以及θ_use＝(1-γ)θ_ol+γθ_est，确定出所述目标驱动电机的控制速度以及所述目标驱动电机的转子的控制位置信息，其中，ω_use为所述目标驱动电机的控制速度，γ为所述目标权重，ω_ol为所述实时开环速度，ω_est为所述估计速度，θ_use为所述目标驱动电机的转子的控制位置信息，θ_ol为所述实时开环位置信息，θ_est为所述估计位置信息。

9.一种驱动电机的控制装置，其特征在于，包括：

控制模块，用于控制目标驱动电机的转子处于预设初始位置；

第一确定模块，用于控制所述目标驱动电机处于开环启动状态，设定所述目标驱动电机的实时开环速度以及实时开环位置信息；

第二确定模块，用于获取所述目标驱动电机的实时电流值，确定所述实时电流值对应的目标驱动电机的实时参数，所述实时参数至少包括所述目标驱动电机的直轴电感以及所述目标驱动电机的交轴电感，基于所述目标驱动电机的实时参数，确定出所述目标驱动电机的估计速度以及估计位置信息；

第三确定模块，用于基于所述实时开环速度、所述实时开环位置信息、所述估计速度、所述估计位置信息，确定出所述目标驱动电机的控制速度以及所述目标驱动电机的转子的控制位置信息，以使所述目标驱动电机切换至闭环运行状态；

所述第二确定模块确定所述实时电流值对应的目标驱动电机的实时参数，包括:

确定目标公式为

或

其中，i_d(k)为k时刻的直轴电流，i_q(k)为k时刻的交轴电流，A为第一待辨识参数，B为第二待辨识参数，R为电机相电阻，i_d(k-1)为k-1时刻的直轴电流，i_q(k-1)为k-1时刻的交轴电流，v_d(k-1)为k-1时刻的直轴电压，u_q(k-1)为k-1时刻的交轴电压，Ts为一个检测的时间周期，ω为电机电角速度；

将目标公式转换成预设递推数序模型y＝φ^Tθ，其中，y为输出矩阵，φ^T为输入矩阵，θ为待辨识参数；

基于公式

设定当前待辨识参数为上一时刻的待辨识参数与预设修正值的和，确定出与所述第一待辨识参数以及所述第二待辨识参数，其中，

为当前待辨识参数，

为上一时刻的待辨识参数，

为预设修正值，λ为遗忘因子；

基于所述第一待辨识参数以及所述第二待辨识参数，确定所述实时电流值对应的所述目标驱动电机的实时参数；

其中，所述将目标公式转换成预设递推数序模型y＝φ^Tθ，包括：确定y＝[i_q(k)]，φ^T＝[i_q(k-1) u_q(k-1) -ωi_d(k-1)]，

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