CN113852308A - 驱动电机控制方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

驱动电机控制方法、装置、电子设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种驱动电机控制方法、装置、电子设备及存储介质。该方法包括：实时检测目标电机对应的控制系统中速度传感器的状态，速度传感器的状态为正常或失效；若速度传感器失效，则在检测到速度传感器失效后的预设时间内，基于预设的调整系数对预设虚拟观测器提供的速度观测值进行调整，基于调整后的速度观测值对目标电机进行控制，在检测到速度传感器失效预设时间后，基于预设虚拟观测器的速度观测值对目标电机进行控制。本发明能够在节约目标电机的控制系统的容错成本的同时，提高目标电机运行的可靠性和稳定性。

Description

驱动电机控制方法、装置、电子设备及存储介质
技术领域
本发明涉及驱动电机控制技术领域，尤其涉及一种驱动电机控制方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
随着能源危机和环境污染问题的日益凸显，智轨列车的研发越来越受到重视。以轮毂电机作为驱动电机的智轨列车，车辆的安全运行直接取决于轮毂电机的可靠性和稳定性。轮毂电机一旦发生故障，意味着整个或部分智轨列车将失去运行能力，这会对智轨列车的安全性和稳定性造成严重的影响。
轮毂电机常常使用的是永磁同步电机，而永磁同步电机的控制精度取决于反馈控制环节的稳定性与精确性，即速度传感器的精准度，而实际应用中的速度传感器因为复杂工况等原因，难免发生故障，继而影响反馈控制环节，威胁智轨列车安全。为此，工程和实验中常应用无速度传感器算法来改善这一状况。
然而，由于无速度传感器算法不能在全速范围内准确估算数值，且电机参数辨识不准确，更加无法保证轮毂电机的可靠安全运行。因此，对于设计人员而言，为了提高驱动电机运行的可靠性和稳定性，进而保证智轨列车整车的安全稳定性，通常安装多个速度传感器作为备用速度传感器，以便在投入运行的速度传感器故障时，智轨列车的驱动电机的控制系统可以切换到备用速度传感器运行。但是这种方式不仅无法解决速度传感器易损坏的现状，还因为备用速度传感器在未投入运行时，也处在一个极端的运行环境下，不仅故障率没有显著降低，且这种双备用方式也没有合理的节约容错成本。
因此，在驱动电机的控制系统中速度传感器故障时，如何在节约容错成本的同时，提高驱动电机运行的可靠性和稳定性成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种驱动电机控制方法、装置、电子设备及存储介质，以解决驱动电机的控制系统中速度传感器故障发生时，无法在节约容错成本的同时，提高驱动电机运行的可靠性和稳定性的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种驱动电机控制方法，包括：
实时检测目标电机对应的控制系统中速度传感器的状态，所述状态为正常或失效；
若所述速度传感器失效，则在检测到所述速度传感器失效后的预设时间内，基于预设的调整系数对预设虚拟观测器提供的速度观测值进行调整，基于调整后的速度观测值对所述目标电机进行控制，在检测到所述速度传感器失效所述预设时间后，基于所述预设虚拟观测器的速度观测值对所述目标电机进行控制。
在一种可能的实现方式中，所述基于预设的调整系数对预设虚拟观测器提供的速度观测值进行调整，包括：
根据ω′r2＝K2(t)×ωr2，对预设虚拟观测器提供的速度观测值进行调整；
其中，ω′r2为所述调整后的速度观测值，K2(t)为t时刻对应的所述预设的调整系数，ωr2为所述速度观测值。
在一种可能的实现方式中，所述预设的调整系数通过
Figure BDA0003216285770000021
计算得到；
其中，K2(t)为t时刻对应的所述预设的调整系数，t1为所述速度传感器失效的时刻，t2为所述速度传感器失效所述预设时间后的时刻，t2-t1<0.0005s，k为预设参数。
在一种可能的实现方式中，所述预设虚拟观测器为控制函数为分段型指数函数的滑膜观测器，所述分段型指数函数f(x)为：
Figure BDA0003216285770000031
其中，α为所述目标电机的滑膜边界层厚度，x为所述目标电机在两相静止坐标系轴线上的定子电流估计值与定子电流实际值的差值。
在一种可能的实现方式中，在实时检测目标电机对应的控制系统中速度传感器的状态之后，还包括：
若所述速度传感器正常，则基于所述速度传感器的速度实测值对目标电机进行控制。
在一种可能的实现方式中，在实时检测目标电机对应的控制系统中速度传感器的状态之前，还包括：
获取所述速度传感器当前时刻的速度实测值、速度参考值和预设观测器当前时刻提供的速度观测值；
相应的，所述实时检测目标电机对应的控制系统中速度传感器的状态，包括：
根据当前时刻的所述速度实测值、所述速度参考值和所述速度观测值检测目标电机对应的控制系统中速度传感器的状态。
在一种可能的实现方式中，所述根据当前时刻的所述速度实测值、所述速度参考值和所述速度观测值检测目标电机的控制系统中速度传感器的状态，包括：
分别计算所述速度实测值与所述速度参考值的第一差值，以及所述速度实测值与所述速度观测值的第二差值；
若所述第一差值大于第一预设差值，且所述第二差值大于第二预设差值，则检测得到当前时刻所述目标电机的控制系统中速度传感器失效；
若所述第一差值小于或等于所述第一预设差值，和/或所述第二差值小于或等于所述第二预设差值，则检测得到当前时刻所述目标电机的控制系统中速度传感器正常。
第二方面，本发明实施例提供了一种驱动电机控制装置，包括：
实时检测模块，用于实时检测目标电机对应的控制系统中速度传感器的状态，所述状态为正常或失效；
控制模块，用于若所述速度传感器失效，则在检测到所述速度传感器失效后的预设时间内，基于预设的调整系数对预设虚拟观测器提供的速度观测值进行调整，基于调整后的速度观测值对所述目标电机进行控制，在检测到所述速度传感器失效所述预设时间后，基于所述预设虚拟观测器的速度观测值对所述目标电机进行控制。
第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。
本发明实施例提供一种驱动电机控制方法、装置、电子设备及存储介质，通过实时检测目标电机对应的控制系统中速度传感器的状态，若速度传感器失效，则在检测到速度传感器失效后的预设时间内，基于预设的调整系数对预设虚拟观测器提供的速度观测值进行调整，基于调整后的速度观测值对目标电机进行控制，在检测到速度传感器失效预设时间后，基于预设虚拟观测器的速度观测值对目标电机进行控制。本发明实施例的驱动电机控制方法，可以在驱动电机的控制系统中速度传感器故障时，利用预设虚拟观测器提供的速度观测值进行故障容错，而不必增设备用速度传感器，进而节约容错成本。同时在检测到速度传感器失效后的预设时间内，基于调整后的速度观测值对目标电机进行控制，在检测到速度传感器失效预设时间后，基于预设虚拟观测器的速度观测值对目标电机进行控制。可以使基于预设虚拟观测器提供的速度观测值的故障容错更加稳定，进而提高驱动电机运行的可靠性和稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的驱动电机控制方法的实现流程图；
图2是本发明实施例提供的滑膜观测器的结构框图；
图3是本发明实施例提供的分段型指数函数的函数图像；
图4本发明实施例提供的曲线超调权函数的示意图；
图5是本发明实施例提供的驱动电机控制装置的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的电子设备的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
参见图1，其示出了本发明实施例提供的驱动电机控制方法的实现流程图，详述如下：
在步骤101中，实时检测目标电机对应的控制系统中速度传感器的状态。
其中，速度传感器的状态为正常或失效。
可选的，在实时检测目标电机对应的控制系统中速度传感器的状态之前，还可以包括：获取速度传感器当前时刻的速度实测值、速度参考值和预设观测器当前时刻提供的速度观测值。
相应的，实时检测目标电机对应的控制系统中速度传感器的状态，可以包括：根据当前时刻的速度实测值、速度参考值和速度观测值检测目标电机对应的控制系统中速度传感器的状态。
本实施例中，对于智轨列车来说，速度参考值可以为除当前轮毂的驱动电机之外的，其他三个轮毂的驱动电机的速度传感器的速度实测值。对于目标电机参与的其他类型的变频调速系统来说，速度参考值也可以采用其他方式确定，本实施例对速度参考值的确定方式不做限定。
本实施例，同时采用当前时刻的速度参考值和预设观测器当前时刻提供的速度观测值，检测速度传感器当前时刻的状态，可以更加准确地判断速度传感器当前时刻的状态，减少误判。进而有利于保证目标电机的安全稳定运行，也有利于目标电机所在系统的安全稳定运行。
可选的，根据当前时刻的速度实测值、速度参考值和速度观测值检测目标电机的控制系统中速度传感器的状态，可以包括：
分别计算速度实测值与速度参考值的第一差值，以及速度实测值与速度观测值的第二差值。
若第一差值大于第一预设差值，且第二差值大于第二预设差值，则检测得到当前时刻目标电机的控制系统中速度传感器失效。
若第一差值小于或等于第一预设差值，和/或第二差值小于或等于第二预设差值，则检测得到当前时刻所述目标电机的控制系统中速度传感器正常。
本实施例中，若速度传感器正常，则速度传感器的速度实测值与速度参考值的差值(即第一差值)应该趋近于0，或者小于或等于一个可以接受的速度误差阈值(即第一预设差值)。同样的，若速度传感器正常，则速度传感器的速度实测值与速度观测值的差值(即第二差值)应该趋近于0，或者小于或等于另一个可以接受的速度误差阈值(即第二预设差值)。因此，可以基于第一差值、第一预设差值、第二差值和第二预设差值判断速度传感器的状态。
可选的，在实时检测目标电机对应的控制系统中速度传感器的状态之后，还可以包括：若速度传感器正常，则基于速度传感器的速度实测值对目标电机进行控制。
其中，对于目标电机来说，通常情况下，目标电机对应的控制系统通过速度传感器获得目标电机的实际转速(速度实测值)，给定转速与实际转速进行差值比较后，通过速度环PI控制器可以得到目标电机的给定电流，给定电流与电流传感器获得的实际电流进行差值比较后，通过电流环PI控制器、反派克变换、空间矢量脉宽调制模块以及逆变模块，输出相应频率、幅值的三相电流，以控制目标电机的运转。而为了使目标电机基于给定转速可靠稳定运行，首先需要速度传感器正常工作。因此，需要实时检测速度传感器的状态，速度传感器正常时，基于速度传感器的速度实测值(即目标电机的实际转速)对目标电机进行控制。在速度传感器失效时，考虑采用备用速度传感器或其他方式获得等同于目标电机的实际转速的转速值，例如采用无速度传感器算法获得目标电机的速度观测值，以保证目标电机可靠稳定运行。
在步骤102中，若速度传感器失效，则在检测到速度传感器失效后的预设时间内，基于预设的调整系数对预设虚拟观测器提供的速度观测值进行调整，基于调整后的速度观测值对目标电机进行控制，在检测到速度传感器失效预设时间后，基于预设虚拟观测器的速度观测值对目标电机进行控制。
本实施例中，在目标电机的控制系统中，在传统的速度传感器算法的基础上，设计并增加了一种无速度传感器算法(即基于分段型指数函数的新型滑膜观测器)，在速度传感器失效后，利用无速度传感器算法的速度观测值对目标电机进行控制，可以提高目标电机运行的安全稳定性，进而提高目标电机所在系统(例如智轨列车)运行的安全稳定性。同时，由于不用增设备用速度传感器，还可以降低控制系统的容错成本。
可选的，预设虚拟观测器为控制函数为分段型指数函数的滑膜观测器，分段型指数函数f(x)为：
Figure BDA0003216285770000081
其中，α为目标电机的滑膜边界层厚度，x为目标电机在两相静止坐标系轴线上的定子电流估计值与定子电流实际值的差值。
其中，结合图2，通常情况下，利用滑膜观测器作为无速度传感器算法时，可以先确定目标电机的数学模型：
Figure BDA0003216285770000082
式中：uα，uβ是目标电机在两相静止坐标系轴线上的定子电压量；iα，iβ是目标电机在两相静止坐标系轴线上的定子电流量(即定子电流实际值)；eα，eβ是目标电机两相静止坐标系轴线上的反电动势量；R是目标电机定子每相电阻值；Ls是目标电机定子每相电感值；ωr是转子角速度；θ是转子位置角度；ke是反电动势系数。
基于目标电机的数学模型，设计得到目标电机的滑膜观测器数学方程：
Figure BDA0003216285770000091
式中：
Figure BDA0003216285770000092
是定子电流估计值；
Figure BDA0003216285770000093
是定子电压估算值；K是滑模观测器增益系数。
其中，
Figure BDA0003216285770000094
对应滑膜观测器的控制函数f(x)，本发明实施例中，设计滑膜观测器的控制函数f(x)为分段型指数函数，可以在原有传统观测器基础上改进状态重构算法。利用分段型指数函数设计的算法符合快速性和稳定性，可保证系统在穿越滑模面时的平缓特质，以削弱原有传统观测器估算方式存在的抖震和缺陷，保证速度传感器故障后目标电机的安全稳定性，进而保证速度传感器故障后的整车安全性。
其中，分段型指数函数f(x)为：
Figure BDA0003216285770000095
其中，α为目标电机的滑膜边界层厚度，取值原则类似于传统滑模观测器中sigmoid函数和变边界层饱和函数，不同之处在于这里的边界层厚度越大越好，在边界层外，依旧采用类似开关函数的切换控制，以保证系统的快速性，边界层内，大于零的范围取值指数函数，负数范围则取值相反，其函数图像如图3所示。
由图3可以看出，该分段型指数函数的函数线具象化为系统状态穿越滑模面的过程，相比较于sigmoid函数，该分段型指数函数在穿过0点时，采用慢慢逼近的策略，在0点极限时，可认为是平行于滑模面，比sigmoid垂直穿过的方法要更平缓自然，而穿过滑模面后，符合指数函数特质，导致其偏离系统滑模面的速度并不快，令系统及时调整后能够及时返回滑模面处。进而可以削弱原有传统观测器估算方式存在的抖震和缺陷，同时在应对转矩突变和观测速度方面具有良好的性能。与安装多个速度传感器进行容错控制相比，有较高的经济性，且可以保证速度传感器故障后目标电机的安全稳定性，进而保证速度传感器故障后的整车安全性。
可选的，基于预设的调整系数对预设虚拟观测器提供的速度观测值进行调整，可以包括：
根据ω′r2＝K2(t)×ωr2，对预设虚拟观测器提供的速度观测值进行调整。
其中，ω′r2为调整后的速度观测值，K2(t)为t时刻对应的预设的调整系数，ωr2为速度观测值。
可选的，预设的调整系数可以通过
Figure BDA0003216285770000101
计算得到。
其中，K2(t)为t时刻对应的预设的调整系数，t1为速度传感器失效的时刻，t2为速度传感器失效预设时间后的时刻，t2-t1<0.0005s，k为预设参数。
本实施例中，速度传感器故障发生时，检测到速度传感器失效需要一定的时间，因此会产生一定短时或瞬时的故障延迟，这段时间过后才会由速度传感器算法切换到无速度传感器算法控制。这段时间称之为空档期。在检测到速度传感器失效后，若目标电机的控制系统直接切换到无速度传感器算法控制模式，由于空档期的缺失，会使切换时存在冲击问题，从宏观角度来看，不利于实现目标电机由速度传感器控制到无速度传感器控制的平滑过渡。
因此，为了保证宏观交底来看控制系统能够自动平滑地过渡到无速度传感器进行控制，提出一种基于面积等效原理的曲线超调权函数，在目标电机的控制系统运行时，根据上述曲线超调权函数，将基于速度传感器的速度实测值和基于滑膜观测器的速度观测值同时连接至简单权函数过渡算法中，利用如下公式获得目标电机的转子角速度ωr(即输入到目标电机的控制系统的实际转速)：
Figure BDA0003216285770000111
其中，ωr1为目标电机的控制系统的速度传感器的速度实测值，K1(t)为t时刻对应的速度实测值调整系数，K2(t)为t时刻对应的预设的调整系数(即曲线超调权函数)，ωr2为速度观测值。
其中，
Figure BDA0003216285770000112
也就是说，在检测到速度传感器失效前，基于速度传感器的速度实测值对目标电机进行控制。速度传感器失效时，在检测到速度传感器失效后的预设时间内，基于预设的调整系数对预设虚拟观测器提供的速度观测值进行调整，基于调整后的速度观测值对目标电机进行控制，在检测到速度传感器失效预设时间后，基于预设虚拟观测器的速度观测值对目标电机进行控制。
如图4所示，曲线超调权函数是基于面积等效原理的改进权函数，利用面积等效定则，即图4中(a)的阴影部分，使滑膜观测器的算法权重超调一部分，以弥补前段的面积缺失，然而该方式因为超调比例有限，如果超调过多，控制系统会不好回调，若按线性规律变化，不能够弥补全部缺失面积，即两个阴影部分面积不能够相等，于是本实施例最终设计了如图4中(b)所示的曲线超调权函数。该曲线超调权函数可以令两处阴影部分的面积以最大限度尽可能相等，以超调面积弥补缺失面积。该曲线超调权函数通过等面积定则，在高频率的控制系统中能够互相抵消，实现平滑过渡。
可选的，通过对目标电机的给定电流以及预设时间的分析，可以将
Figure BDA0003216285770000113
设计为
Figure BDA0003216285770000114
以实现曲线超调权函数可以令两处阴影部分的面积以最大限度尽可能相等的效果，进而实现目标电机的控制系统在由速度传感器控制到无速度传感器算法控制的平滑过渡。在目标电机的给定电流以及预设时间要求不同时，可以对k进行优化，以设计可以令两处阴影部分的面积以最大限度尽可能相等的曲线超调权函数。
本实施例针对速度传感器失效时的切换冲击问题，提出利用面积等效原理的曲线超调权函数的切换策略，替代直接切换和简单的权函数切换，通过曲线超调权函数，利用等面积定则对过渡中的控制系统状态缺失部分进行面积补偿，可以明显降低切换过程对电流和转矩的冲击效果，保证过渡过程的平滑稳定。提高目标电机在速度传感器故障后的稳定性和可靠性，进而有利于提高采用目标电机的多轮驱动智轨列车在速度传感器故障后的稳定性和可靠性，保证了车辆故障后的安全工作。
本发明实施例通过速度传感器正常时，基于速度传感器的速度实测值对目标电机进行控制。速度传感器失效时，在检测到速度传感器失效后的预设时间内，基于预设的调整系数对预设虚拟观测器提供的速度观测值进行调整，基于调整后的速度观测值对目标电机进行控制，在检测到速度传感器失效预设时间后，基于预设虚拟观测器的速度观测值对目标电机进行控制。即目标电机的控制系统以速度传感器下的矢量控制进行驱动为主，速度传感器故障失效时，利用合理的容错控制算法，使控制系统快速地过渡到无速度传感器进行控制，以保证目标电机的安全稳定性，进而保证整车系统运行的安全稳定性，继而保护驾驶与乘坐人员的人身安全。这种控制模式相比传统的控制方法、以及双传感器备用的容错模式，既能保证故障后的智轨列车电驱动系统的安全稳定性，又能够合理的降低容错控制系统的成本。且应用速度传感器控制方式配合无速度传感器算法对目标电机的控制系统的关键部分进行冗余容错，不仅可以最大限度保证整车安全，降低设计成本，亦可以令速度传感器故障后或平时保养时，降低维修费用和维护成本，无论从经济性角度考虑还是安全稳定性角度考虑都具有较高的价值。且本发明实施例提出的基于分段型指数函数的滑膜观测器算法，可以有效减少传统滑模观测器算法的抖振问题，同时在应对转矩突变和观测速度方面具有良好的性能。提出的基于曲线超调权函数的过程算法，相对直接切换控制可以明显降低切换过程对电流和转矩的冲击效果，进而提高目标电机及目标电机所在智轨列车的稳定性能和安全性能。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
以下为本发明的装置实施例，对于其中未详尽描述的细节，可以参考上述对应的方法实施例。
图5示出了本发明实施例提供的驱动电机控制装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
如图5所示，驱动电机控制装置包括：实时检测模块51和控制模块52。
实时检测模块51，用于实时检测目标电机对应的控制系统中速度传感器的状态，所述状态为正常或失效；
控制模块52，用于若所述速度传感器失效，则在检测到所述速度传感器失效后的预设时间内，基于预设的调整系数对预设虚拟观测器提供的速度观测值进行调整，基于调整后的速度观测值对所述目标电机进行控制，在检测到所述速度传感器失效所述预设时间后，基于所述预设虚拟观测器的速度观测值对所述目标电机进行控制。
可选的，控制模块52，可以用于根据ω′r2＝K2(t)×ωr2，对预设虚拟观测器提供的速度观测值进行调整；
其中，ω′r2为所述调整后的速度观测值，K2(t)为t时刻对应的所述预设的调整系数，ωr2为所述速度观测值。
可选的，所述预设的调整系数通过
Figure BDA0003216285770000131
计算得到；
其中，K2(t)为t时刻对应的所述预设的调整系数，t1为所述速度传感器失效的时刻，t2为所述速度传感器失效所述预设时间后的时刻，t2-t1<0.0005s，k为预设参数。
可选的，所述预设虚拟观测器为控制函数为分段型指数函数的滑膜观测器，所述分段型指数函数f(x)为：
Figure BDA0003216285770000141
其中，α为所述目标电机的滑膜边界层厚度，x为所述目标电机在两相静止坐标系轴线上的定子电流估计值与定子电流实际值的差值。
可选的，控制模块52，还可以用于若所述速度传感器正常，则基于所述速度传感器的速度实测值对目标电机进行控制。
可选的，驱动电机控制装置还可以包括获取模块53，用于获取所述速度传感器当前时刻的速度实测值、速度参考值和预设观测器当前时刻提供的速度观测值。
相应的，实时检测模块51，用于根据当前时刻的所述速度实测值、所述速度参考值和所述速度观测值检测目标电机对应的控制系统中速度传感器的状态。
可选的，实时检测模块51，可以用于分别计算所述速度实测值与所述速度参考值的第一差值，以及所述速度实测值与所述速度观测值的第二差值；
若所述第一差值大于第一预设差值，且所述第二差值大于第二预设差值，则检测得到当前时刻所述目标电机的控制系统中速度传感器失效；
若所述第一差值小于或等于所述第一预设差值，和/或所述第二差值小于或等于所述第二预设差值，则检测得到当前时刻所述目标电机的控制系统中速度传感器正常。
本发明实施例通过速度传感器正常时，基于速度传感器的速度实测值对目标电机进行控制。速度传感器失效时，在检测到速度传感器失效后的预设时间内，基于预设的调整系数对预设虚拟观测器提供的速度观测值进行调整，基于调整后的速度观测值对目标电机进行控制，在检测到速度传感器失效预设时间后，基于预设虚拟观测器的速度观测值对目标电机进行控制。即目标电机的控制系统以速度传感器下的矢量控制进行驱动为主，速度传感器故障失效时，利用合理的容错控制算法，使控制系统快速地过渡到无速度传感器进行控制，以保证目标电机的安全稳定性，进而保证整车系统运行的安全稳定性，继而保护驾驶与乘坐人员的人身安全。这种控制模式相比传统的控制方法、以及双传感器备用的容错模式，既能保证故障后的智轨列车电驱动系统的安全稳定性，又能够合理的降低容错控制系统的成本。且应用速度传感器控制方式配合无速度传感器算法对目标电机的控制系统的关键部分进行冗余容错，不仅可以最大限度保证整车安全，降低设计成本，亦可以令速度传感器故障后或平时保养时，降低维修费用和维护成本，无论从经济性角度考虑还是安全稳定性角度考虑都具有较高的价值。且本发明实施例提出的基于分段型指数函数的滑膜观测器算法，可以有效减少传统滑模观测器算法的抖振问题，同时在应对转矩突变和观测速度方面具有良好的性能。提出的基于曲线超调权函数的过程算法，相对直接切换控制可以明显降低切换过程对电流和转矩的冲击效果，进而提高目标电机及目标电机所在智轨列车的稳定性能和安全性能。
图6是本发明实施例提供的电子设备的示意图。如图6所示，该实施例的电子设备6包括：处理器60、存储器61以及存储在所述存储器61中并可在所述处理器60上运行的计算机程序62。所述处理器60执行所述计算机程序62时实现上述各个驱动电机控制方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至步骤102。或者，所述处理器60执行所述计算机程序62时实现上述各装置实施例中各模块的功能，例如图5所示模块51至53的功能。
示例性的，所述计算机程序62可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器61中，并由所述处理器60执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序62在所述电子设备6中的执行过程。例如，所述计算机程序62可以被分割成图5所示的模块51至53。
所述电子设备6可以是控制装置或控制终端等计算设备。所述电子设备6可包括，但不仅限于，处理器60、存储器61。本领域技术人员可以理解，图6仅仅是电子设备6的示例，并不构成对电子设备6的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述电子设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器60可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器61可以是所述电子设备6的内部存储单元，例如电子设备6的硬盘或内存。所述存储器61也可以是所述电子设备6的外部存储设备，例如所述电子设备6上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器61还可以既包括所述电子设备6的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器61用于存储所述计算机程序以及所述电子设备所需的其他程序和数据。所述存储器61还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，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单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，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、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。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。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/电子设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/电子设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，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单元中，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单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个驱动电机控制方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种驱动电机控制方法，其特征在于，包括：
实时检测目标电机对应的控制系统中速度传感器的状态，所述状态为正常或失效；
若所述速度传感器失效，则在检测到所述速度传感器失效后的预设时间内，基于预设的调整系数对预设虚拟观测器提供的速度观测值进行调整，基于调整后的速度观测值对所述目标电机进行控制，在检测到所述速度传感器失效所述预设时间后，基于所述预设虚拟观测器的速度观测值对所述目标电机进行控制。
2.根据权利要求1所述的驱动电机控制方法，其特征在于，所述基于预设的调整系数对预设虚拟观测器提供的速度观测值进行调整，包括：
根据ω′r2＝K2(t)×ωr2，对预设虚拟观测器提供的速度观测值进行调整；
其中，ω′r2为所述调整后的速度观测值，K2(t)为t时刻对应的所述预设的调整系数，ωr2为所述速度观测值。
3.根据权利要求2所述的驱动电机控制方法，其特征在于，所述预设的调整系数通过
Figure FDA0003216285760000011
计算得到；
其中，K2(t)为t时刻对应的所述预设的调整系数，t1为所述速度传感器失效的时刻，t2为所述速度传感器失效所述预设时间后的时刻，t2-t1<0.0005s，k为预设参数。
4.根据权利要求1-3任一项所述的驱动电机控制方法，其特征在于，所述预设虚拟观测器为控制函数为分段型指数函数的滑膜观测器，所述分段型指数函数f(x)为：
Figure FDA0003216285760000021
其中，α为所述目标电机的滑膜边界层厚度，x为所述目标电机在两相静止坐标系轴线上的定子电流估计值与定子电流实际值的差值。
5.根据权利要求1-3任一项所述的驱动电机控制方法，其特征在于，在实时检测目标电机对应的控制系统中速度传感器的状态之后，还包括：
若所述速度传感器正常，则基于所述速度传感器的速度实测值对目标电机进行控制。
6.根据权利要求1-3任一项所述的驱动电机控制方法，其特征在于，在实时检测目标电机对应的控制系统中速度传感器的状态之前，还包括：
获取所述速度传感器当前时刻的速度实测值、速度参考值和预设观测器当前时刻提供的速度观测值；
相应的，所述实时检测目标电机对应的控制系统中速度传感器的状态，包括：
根据当前时刻的所述速度实测值、所述速度参考值和所述速度观测值检测目标电机对应的控制系统中速度传感器的状态。
7.根据权利要求6所述的驱动电机控制方法，其特征在于，所述根据当前时刻的所述速度实测值、所述速度参考值和所述速度观测值检测目标电机的控制系统中速度传感器的状态，包括：
分别计算所述速度实测值与所述速度参考值的第一差值，以及所述速度实测值与所述速度观测值的第二差值；
若所述第一差值大于第一预设差值，且所述第二差值大于第二预设差值，则检测得到当前时刻所述目标电机的控制系统中速度传感器失效；
若所述第一差值小于或等于所述第一预设差值，和/或所述第二差值小于或等于所述第二预设差值，则检测得到当前时刻所述目标电机的控制系统中速度传感器正常。
8.一种驱动电机控制装置，其特征在于，包括：
实时检测模块，用于实时检测目标电机对应的控制系统中速度传感器的状态，所述状态为正常或失效；
控制模块，用于若所述速度传感器失效，则在检测到所述速度传感器失效后的预设时间内，基于预设的调整系数对预设虚拟观测器提供的速度观测值进行调整，基于调整后的速度观测值对所述目标电机进行控制，在检测到所述速度传感器失效所述预设时间后，基于所述预设虚拟观测器的速度观测值对所述目标电机进行控制。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上的权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上的权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
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