CN116985898B - 一种用于线控转向系统的角度伺服控制方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种用于线控转向系统的角度伺服控制方法和装置，角度伺服控制装置包括传动比获取装置、电机控制器、执行电机和电机监测装置。传动比获取装置用于获取决策期望转角数据，电机控制器用于依据决策期望转角数据驱动执行电机转动，执行电机为双三相永磁同步电机，用于为转向执行机构提供驱动力，电机监测装置用于监测执行电机的转角信号和三相绕组的电流信号。由于采用带有冗余绕组的双三相永磁同步电机作为执行电机来完成转向驱动功能，使得转向执行机构的角度伺服更准确、动态性能更强、鲁棒性更高，可以极大限度的消除转向抖振，因此具有广阔的市场应用前景。
Description
技术领域
本申请涉及汽车转向系统技术领域，具体涉及一种用于线控转向系统的角度伺服控制方法和装置。
背景技术
汽车线控转向系统由方向盘总成、转向执行总成和主控制器(ECU)三个主要部分以及自动防故障系统、电源等辅助系统组成。方向盘总成包括方向盘、方向盘转角传感器、力矩传感器、方向盘回正力矩电机。方向盘总成的主要功能是将驾驶员的转向意图(通过测量方向盘转角)转换成数字信号，并传递给主控制器；同时接受主控制器送来的力矩信号，产生方向盘回正力矩，以提供给驾驶员相应的路感信息。转向执行总成包括前轮转角传感器、转向执行电机、转向电机控制器和前轮转向组件等组成。转向执行总成的功能是接受主控制器的命令，通过转向电机控制器控制转向车轮转动，实现驾驶员的转向意图。主控制器对采集的信号进行分析处理，判别汽车的运动状态，向方向盘回正力电机和转向电机发送指令，控制两个电机的工作，保证各种工况下都具有理想的车辆响应，以减少驾驶员对汽车转向特性随车速变化的补偿任务，减轻驾驶员负担。同时控制器还可以对驾驶员的操作指令进行识别，判定在当前状态下驾驶员的转向操作是否合理。当汽车处于非稳定状态或驾驶员发出错误指令时，线控转向系统会将驾驶员错误的转向操作屏蔽，而自动进行稳定控制，使汽车尽快地恢复到稳定状态。自动防故障系统是线控转向系的重要模块，它包括一系列的监控和实施算法，针对不同的故障形式和故障等级做出相应的处理，以求最大限度地保持汽车的正常行驶。作为应用最广泛的交通工具之一，汽车的安全性是必须首先考虑的因素，是一切研究的基础，因而故障的自动检测和自动处理是线控转向系统最重要的组成系统之一。它采用严密的故障检测和处理逻辑，以更大地提高汽车安全性能。
发明内容
本申请主要解决的技术问题是如何提高线性转向系统的安全性。
根据第一方面，一种实施例中提供一种用于线控转向系统的角度伺服控制装置，包括传动比获取装置、电机控制器、执行电机和电机监测装置：
所述传动比获取装置用于获取所述线控转向系统输出的决策期望转角数据；所述决策期望转角数据用于表示车辆控制器的决策期望转角；
所述电机控制器用于依据所述决策期望转角数据驱动所述执行电机转动，所述执行电机的转动角度为所述决策期望转角数据乘以传动比所得到转角值；
所述执行电机用于为所述线控转向系统的转向执行机构提供驱动力，以实现转向控制功能；所述执行电机为双三相永磁同步电机，包括两套Y型连接的且间隔30°电角度的三相绕组；
所述电机监测装置用于监测所述执行电机的转角信号和三相绕组的电流信号；
所述电机控制器包括角度环设置装置、电流分配装置和电机矢量控制装置；所述角度环设置装置用于依据所述执行电机的转角信号和三相绕组的电流信号对所述执行电机的未知扰动进行估算；所述角度环设置装置还用于获取所述执行电机期望的q轴电流值，以对所述执行电机进行角度伺服控制；所述电流分配装置用于向所述执行电机输送驱动电流；所述电机矢量控制装置用于依据所述执行电机期望的q轴电流值对输入所述执行电机的两套三相绕组的电流进行分配，以实现对所述执行电机的矢量控制。
根据第二方面，一种实施例中提供一种用于线控转向系统的角度伺服控制方法，用于应用于如第一方面所述的角度伺服控制装置，所述角度伺服控制方法包括：
获取所述线控转向系统输出的决策期望转角数据；所述决策期望转角数据用于表示车辆控制器的决策期望转角；
依据所述决策期望转角数据驱动所述执行电机转动，所述执行电机的转动角度为所述决策期望转角数据乘以传动比所得到转角值；其中，所述执行电机用于为所述线控转向系统的转向执行机构提供驱动力，以实现转向控制功能；所述执行电机为双三相永磁同步电机，包括两套Y型连接的且间隔30°电角度的三相绕组；
监测所述执行电机的转角信号和三相绕组的电流信号，并依据所述执行电机的转角信号和三相绕组的电流信号对所述执行电机的未知扰动进行估算；
获取所述执行电机期望的q轴电流值，并依据所述执行电机期望的q轴电流值对输入所述执行电机的两套三相绕组的电流进行分配，以实现对所述执行电机的矢量控制。
根据第三方面，一种实施例中提供一种计算机可读存储介质，所述介质上存储有程序，所述程序能够被处理器执行以实现如第二方面所述的角度伺服控制方法。
依据上述实施例的角度伺服控制装置，采用带有冗余绕组的双三相永磁同步电机作为执行电机来完成转向驱动功能，使得转向执行机构的角度伺服更准确、动态性能更强、鲁棒性更高，可以极大限度的消除转向抖振。
附图说明
图1为一种实施例中线控转向系统的结构示意图；
图2为一种实施例中角度伺服控制装置的结构连接示意图；
图3为一种实施例中角度伺服控制方法的流程示意图；
图4为一种实施例中电机矢量控制实现的流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。
相比于其他转向系统，线控转向系统（SBW）取消了转向盘与转向轮之间的机械连接，通过电信号的方式传递驾驶员的控制命令，未来车辆要实现完全的无人驾驶，SBW可以通过转向盘静默的方式实现转向伺服控制，从而成为最理想的主动转向方案。为满足L3以上高等级的自动驾驶对车辆横向控制高安全性的要求，必须对转向轮执行机构进行冗余设计。而双三相电机拥有两套三相绕组，因而成为理想的转向执行电机。因此针对采用双三相电机的线控转向执行机构，需要设计对应的角度伺服控制方法。
目前，对双三相电机转向执行机构研究较少，对线控转向执行机构角度伺服控制的研究也都针对于普通三相电机。在中国专利号为CN113815722B的文献中，公开了一种双电机转向机构及其冗余控制方法，提供了一种两台电机共同工作实现相互冗余的转向执行机构，但是双电机存在固有缺点:高机械精度要求，两台电机同步工作困难以及成本较高；在中国专利号为CN115626217A的文献中，一种线控转向系统的跟踪控制方法，设计了针对线控转向系统的角度伺服控制，但并未采用相关的冗余机构，角度伺服控制也未针对相关的冗余机构进行设计，无法满足线控转向高安全性要求。 因此，需要设计线控转向的冗余机构，并设计对应的角度伺服控制算法。
实施例一：
请参考图1，为一种实施例中线控转向系统的结构示意图，线控转向系统主要包括转向盘总成、12V电源、VCU（vehicle control unit）、CCU（central control unit）、OBD（onboard diagnostics）与转向执行机构。转向盘总成主要包括转向盘、转向管柱、ECU（electrical control unit）、转矩转角传感器和路感电机（三相永磁同步电机）。转向执行机构包括执行电机（双三相永磁同步电机）、两个ECU、转矩转角传感器、齿轮齿条转向器与同步带滚珠丝杆减速机构。转向盘总成、转向执行机构以及CCU之间通过CANFD进行通讯，利用CCU进行转向盘总成及转向执行机构的控制；VCU和CCU之间通过CAN总线进行通讯，CCU通过CAN接收整车通讯信息。在转向盘总成中，扭矩转角传感器读取相应的扭矩转角信息发送到路感电机ECU中；在转向执行机构中，电流传感器、电机位置传感器与扭矩转角传感器读取相应的信息发送到执行电机两套绕组对应的两个ECU中。线控转向系统电源由两个12V电源组成，整车高压电池通过DC/DC变换给两个12V电源供电。其中一个12V电源供电给路感电机ECU、VCU以及执行电机的其中一个ECU。而另一个12V电源供电给执行电机的另一个ECU，以保证在一个12V电源出现故障时，执行电机可正常工作。CCU由两个12V电源同时供电，避免单电源故障时CCU无法正常工作。OBD与转向系统的CAN总线与CANFD相连，接收转向系统所有的通讯信息，进行转向系统的故障诊断，以便于转向系统进行及时的容错控制，保证转向系统的正常工作，保证车辆的安全。
请参考图2，为一种实施例中角度伺服控制装置的结构连接示意图，角度伺服控制装置包括传动比获取装置1、电机控制器2、执行电机3和电机监测装置4。传动比获取装置1用于获取线控转向系统输出的决策期望转角数据，决策期望转角数据用于表示车辆控制器的决策期望转角。电机控制器2用于依据决策期望转角数据驱动执行电机3转动，执行电机3的转动角度为决策期望转角数据乘以传动比所得到转角值。执行电机3用于为线控转向系统的转向执行机构提供驱动力，以实现转向控制功能。执行电机3为双三相永磁同步电机，包括两套Y型连接的且间隔30°电角度的三相绕组。电机监测装置4用于监测执行电机的转角信号和三相绕组的电流信号。电机控制器2包括角度环设置装置10、电流分配装置20和电机矢量控制装置30。角度环设置装置10用于依据执行电机的转角信号和三相绕组的电流信号对执行电机的未知扰动进行估算，角度环设置装置10还用于获取执行电机期望的q轴电流值，以对执行电机3进行角度伺服控制。电流分配装置20用于向执行电机3输送驱动电流。电机矢量控制装置30用于依据执行电机期望的q轴电流值对输入执行电机3的两套三相绕组的电流进行分配，以实现对执行电机3的矢量控制。一实施例中，角度环设置装置10包括全局快速终端滑模位置控制器11和指数收敛扰动观测器12。全局快速终端滑模位置控制器11用于获取执行电机期望的q轴电流值，指数收敛扰动观测器12用于对执行电机3的未知扰动进行估算。
一实施例中，指数收敛扰动观测器12用于对执行电机3的未知扰动进行估算包括将执行电机的转角信号和三相绕组的电流信号输入一预设的双三相永磁同步电机动力学模型和扰动观测器数学模型中，并由扰动观测器数学模型执行对执行电机的未知扰动进行估算。
一实施例中，双三相永磁同步电机动力学模型为：
；
扰动观测器数学模型为：
；
其中，ωm为电机转速，为电机转速的一阶导数，θm为电机机械转角，/>为电机机械转角的一阶导数，/>为电机机械转角的二阶导数，P0为电机极对数，/>为电机永磁体磁链，Jm为电机转子转动惯量，Bm为电机转子阻尼系数，TL为电机负载转矩的实际值，/>为电机负载转矩的估计值，ε为未知扰动的实际值/>为未知扰动的估计值，/>为电机负载转矩估计值的一阶导数，/>为未知扰动估计值的一阶导数，K为预设常数，iq1和iq2分别为所述执行电机两套三相绕组各自的q轴电流值。
一实施例中，扰动观测器数学模型的角度误差e按指数规律收敛，其表达式为：
e（Kt+C）；
其中，预设常数K的值决定指数收敛扰动观测器的收敛速度，t表示时间常数，C为预设常数。
一实施例中，全局快速终端滑模位置控制器获取执行电机期望的q轴电流值包括：
设定角度误差e的获取公式为：
e=θm *-θm；
其中，e为角度误差，θm *为电机期望机械角度，θm为电机机械转动角；
设定全局快速终端的滑膜面S的获取公式为：
；
其中，S为全局快速终端滑膜面，为角度误差的一阶导数，α、β、p和q都是大于零的预设常数，p>q且都为奇数，e为角度误差；
在滑膜面S上时，当角度误差远离零点时，收敛时间由-αe项决定；当角度误差e靠近零点时，收敛时间由-βeq/p项决定;
设定趋近律公式为：
；
其中，为滑膜面的一阶导数，/>、/>、p0和q0都是大于零的预设常数，p0>q0且都为奇数；
当滑膜面S远离零点时，收敛时间由项决定；当靠近零点时，收敛时间由项决定；
设定角度伺服控制公式为：
；
其中，为期望机械角度的二阶导数，/>和/>分别为执行电机两套三相绕组各自期望的q轴电流值。
下面对整个角度伺服控制装置的稳定性进行验证，具体包括：
指数收敛扰动观测器的不大于eK*0+C=eC，Lyapunov函数V=0.5×S2的公式为：
；
当设计满足时/>。
由此可知，整个角度伺服控制装置可收敛到S=0的滑模面，且当S=0时，系统从e（0）≠0状态，可在有限时间内收敛到e=0，收敛时间为：
；
由此验证了整个角度伺服控制装置稳定，可收敛到角度伺服误差为零。
另外双三相永磁同步电机由两套三相绕组构成，对每一个子系统采用传统的三相电机坐标变换，由两个相差30°电角度的Clark-Park变换阵构成：
其中：
；
；
其中，θ为电机的电气转角。将双三相永磁同步电机转化为两个三相电机，为实现两套绕组等功率运行，防止一套绕组电流过大造成损坏，对电流进行均等分配，即，和相等。
本申请一实施例中，角度伺服控制装置是基于双三相电机的线控转向系统的角度伺服控制方法可应用于有冗余三相绕组的双三相永磁同步电机，实现线控转向执行机构的冗余设计。且所设计角度伺服控制方法对系统扰动进行估计，实现系统高精度、高鲁棒性角度伺服。同时设计的全局快速终端滑模控制器，可实现角度伺服的高动态性能并消除抖振。另外，本申请公开的角度伺服控制装置可以更快跟踪期望转角，且跟踪期望转角的误差较小，具有更小的电流波动，有利于执行电机更稳定的工作。
请参考图3，为一种实施例中角度伺服控制方法的流程示意图，本申请一实施例中还公开了应用于如上所述角度伺服控制装置的角度伺服控制方法，包括：
步骤101，获取决策期望转角数据。
获取线控转向系统输出的决策期望转角数据，决策期望转角数据用于表示车辆控制器的决策期望转角。
步骤102，驱动执行电机。
依据决策期望转角数据驱动执行电机转动，执行电机的转动角度为决策期望转角数据乘以传动比所得到转角值，其中执行电机用于为线控转向系统的转向执行机构提供驱动力，以实现转向控制功能。执行电机为双三相永磁同步电机，包括两套Y型连接的且间隔30°电角度的三相绕组。
步骤103，进行未知扰动估算。
监测执行电机的转角信号和三相绕组的电流信号，并依据执行电机的转角信号和三相绕组的电流信号对执行电机的未知扰动进行估算，具体包括：
将执行电机的转角信号和三相绕组的电流信号输入一预设的双三相永磁同步电机动力学模型和扰动观测器数学模型中，并由扰动观测器数学模型执行对执行电机的未知扰动进行估算。双三相永磁同步电机动力学模型为：
；
扰动观测器数学模型为：
；
其中，ωm为电机转速，为电机转速的一阶导数，θm为电机机械转角，/>为电机机械转角的一阶导数，/>为电机机械转角的二阶导数，P0为电机极对数，/>为电机永磁体磁链，Jm为电机转子转动惯量，Bm为电机转子阻尼系数，TL为电机负载转矩的实际值，ε为未知扰动的实际值，/>为未知扰动的估计值，/>为电机负载转矩的估计值，/>为电机负载转矩估计值的一阶导数，/>为未知扰动估计值的一阶导数，K为预设常数；iq1和iq2分别为所述执行电机两套三相绕组各自的q轴电流值。
一实施例中，扰动观测器数学模型的角度误差e按指数规律收敛，其表达式为e（Kt +C），其中，预设常数K的值决定指数收敛扰动观测器的收敛速度，t表示时间常数，C为预设常数。
步骤104，对执行电机实现矢量控制。
获取执行电机期望的q轴电流值，并依据执行电机期望的q轴电流值对输入执行电机的两套三相绕组的电流进行分配，以实现对执行电机的矢量控制。一实施例中，获取执行电机期望的q轴电流值包括：
设定角度误差e的获取公式为：
e=θm *-θm；
其中，e为角度误差，θm *为电机期望机械角度，θm为电机机械转动角；
设定全局快速终端的滑膜面S的获取公式为：
；
其中，S为全局快速终端滑膜面，为角度误差的一阶导数，α、β、p和q都是大于零的预设常数，p>q且都为奇数，e为角度误差；
在所述滑膜面S上，当角度误差远离零点时，收敛时间由-αe项决定；当角度误差e靠近零点时，收敛时间由-βeq/p项决定;
设定趋近律公式为：
；
其中，为滑膜面的一阶导数，/>、/>、p0和q0都是大于零的预设常数，p0>q0且都为奇数；
当滑膜面S远离零点时，收敛时间由项决定；当靠近零点时，收敛时间由项决定；
设定角度伺服控制公式为：
；
其中，为期望机械角度的二阶导数，/>和/>分别为所述执行电机两套三相绕组各自期望的q轴电流值。
采用上述方式可有效消除期望q轴电流的抖振并可以实现角度伺服的高动态性能。
请参考图4，为一种实施例中电机矢量控制实现的流程图，在本申请一实施例中，为提高转向系统的安全性，转向电机选用双绕组电机，因此需要开发针对双绕组电机的控制方法，实现转向电机的高性能转角伺服效果。
本申请实施例中公开角度伺服控制装置包括传动比获取装置、电机控制器、执行电机和电机监测装置。传动比获取装置用于获取决策期望转角数据，电机控制器用于依据决策期望转角数据驱动执行电机转动，执行电机为双三相永磁同步电机，用于为转向执行机构提供驱动力，电机监测装置用于监测执行电机的转角信号和三相绕组的电流信号。由于采用带有冗余绕组的双三相永磁同步电机作为执行电机来完成转向驱动功能，使得转向执行机构的角度伺服更准确、动态性能更强、鲁棒性更高，可以极大限度的消除转向抖振，因此具有广阔的市场应用前景。
本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的系统进行版本更新，当通过处理器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。
Claims (8)
1.一种用于线控转向系统的角度伺服控制装置，其特征在于，包括传动比获取装置、电机控制器、执行电机和电机监测装置：
所述传动比获取装置用于获取所述线控转向系统输出的决策期望转角数据；所述决策期望转角数据用于表示车辆控制器的决策期望转角；
所述电机控制器用于依据所述决策期望转角数据驱动所述执行电机转动，所述执行电机的转动角度为所述决策期望转角数据乘以传动比所得到转角值；
所述执行电机用于为所述线控转向系统的转向执行机构提供驱动力，以实现转向控制功能；所述执行电机为双三相永磁同步电机，包括两套Y型连接的且间隔30°电角度的三相绕组；
所述电机监测装置用于监测所述执行电机的转角信号和三相绕组的电流信号；
所述电机控制器包括角度环设置装置、电流分配装置和电机矢量控制装置；所述角度环设置装置用于依据所述执行电机的转角信号和三相绕组的电流信号对所述执行电机的未知扰动进行估算；所述角度环设置装置还用于获取所述执行电机期望的q轴电流值，以对所述执行电机进行角度伺服控制；所述电流分配装置用于向所述执行电机输送驱动电流；所述电机矢量控制装置用于依据所述执行电机期望的q轴电流值对输入所述执行电机的两套三相绕组的电流进行分配，以实现对所述执行电机的矢量控制；
所述角度环设置装置包括全局快速终端滑模位置控制器和指数收敛扰动观测器；
所述全局快速终端滑模位置控制器用于获取所述执行电机期望的q轴电流值；所述指数收敛扰动观测器用于对所述执行电机的未知扰动进行估算；
所述指数收敛扰动观测器用于对所述执行电机的未知扰动进行估算包括：
将所述执行电机的转角信号和三相绕组的电流信号输入一预设的双三相永磁同步电机动力学模型和扰动观测器数学模型中，并由所述扰动观测器数学模型执行对所述执行电机的未知扰动进行估算；
所述双三相永磁同步电机动力学模型为：
；
所述扰动观测器数学模型为：
；
其中，ωm为电机转速，为电机转速的一阶导数，θm为电机机械转角，/>为电机机械转角的一阶导数，/>为电机机械转角的二阶导数，P0为电机极对数，/> 为电机永磁体磁链，Jm为电机转子转动惯量，Bm为电机转子阻尼系数，TL为电机负载转矩的实际值，/>为电机负载转矩的估计值，ε为未知扰动的实际值，/>为未知扰动的估计值， />为电机负载转矩估计值的一阶导数，/>为未知扰动估计值的一阶导数，K为预设常数，iq1和iq2分别为所述执行电机两套三相绕组各自的q轴电流值。
2.如权利要求1所述的角度伺服控制装置，其特征在于，所述扰动观测器数学模型的角度误差e按指数规律收敛，其表达式为e（Kt+C），其中，预设常数K的值决定所述指数收敛扰动观测器的收敛速度，t表示时间常数，C为预设常数。
3.如权利要求1所述的角度伺服控制装置，其特征在于，所述全局快速终端滑模位置控制器获取所述执行电机期望的q轴电流值包括：
设定角度误差e的获取公式为：
e=θm *-θm；
其中，e为角度误差，θm *为电机期望机械角度，θm为电机机械转动角；
设定全局快速终端的滑膜面S的获取公式为：
；
其中，S为全局快速终端滑膜面，为角度误差的一阶导数，α、β、p和q都是大于零的预设常数，p>q且都为奇数，e为角度误差；
在所述滑膜面S上，当角度误差远离零点时，收敛时间由-αe项决定；当角度误差e靠近零点时，收敛时间由-βeq/p项决定;
设定趋近律公式为：
；
其中，为滑膜面的一阶导数，/>、/>、p0和q0都是大于零的预设常数，p0>q0且都为奇数；
当滑膜面S远离零点时，收敛时间由项决定；当靠近零点时，收敛时间由项决定；
设定角度伺服控制公式为：
；
其中，为期望机械角度的二阶导数，/>和/>分别为所述执行电机两套三相绕组各自期望的q轴电流值。
4.一种用于线控转向系统的角度伺服控制方法，其特征在于，用于应用于如权利要求1至3任一项所述的角度伺服控制装置中，所述角度伺服控制方法包括：
获取所述线控转向系统输出的决策期望转角数据；所述决策期望转角数据用于表示车辆控制器的决策期望转角；
依据所述决策期望转角数据驱动执行电机转动，所述执行电机的转动角度为所述决策期望转角数据乘以传动比所得到转角值；其中，所述执行电机用于为所述线控转向系统的转向执行机构提供驱动力，以实现转向控制功能；所述执行电机为双三相永磁同步电机，包括两套Y型连接的且间隔30°电角度的三相绕组；
监测所述执行电机的转角信号和三相绕组的电流信号，并依据所述执行电机的转角信号和三相绕组的电流信号对所述执行电机的未知扰动进行估算；
获取所述执行电机期望的q轴电流值，并依据所述执行电机期望的q轴电流值对输入所述执行电机的两套三相绕组的电流进行分配，以实现对所述执行电机的矢量控制。
5.如权利要求4所述的角度伺服控制方法，其特征在于，所述对所述执行电机的未知扰动进行估算包括：
将所述执行电机的转角信号和三相绕组的电流信号输入一预设的双三相永磁同步电机动力学模型和扰动观测器数学模型中，并由所述扰动观测器数学模型执行对所述执行电机的未知扰动进行估算；
所述双三相永磁同步电机动力学模型为：
；
所述扰动观测器数学模型为：
；
其中，ωm为电机转速，为电机转速的一阶导数，θm为电机机械转角，/>为电机机械转角的一阶导数，/>为电机机械转角的二阶导数，P0为电机极对数，/> 为电机永磁体磁链，Jm为电机转子转动惯量，Bm为电机转子阻尼系数，TL为电机负载转矩的实际值，/>为电机负载转矩的估计值，ε为未知扰动的实际值，/>为未知扰动的估计值， />为电机负载转矩估计值的一阶导数，/>为未知扰动估计值的一阶导数，K为预设常数，iq1和iq2分别为所述执行电机两套三相绕组各自的q轴电流值。
6.如权利要求5所述的角度伺服控制方法，其特征在于，所述扰动观测器数学模型的角度误差e按指数规律收敛，其表达式为e（Kt+C），其中，预设常数K的值决定所述指数收敛扰动观测器的收敛速度，t表示时间常数，C为预设常数。
7.如权利要求5所述的角度伺服控制方法，其特征在于，所述获取所述执行电机期望的q轴电流值，包括：
设定角度误差e的获取公式为：
e=θm *-θm；
其中，e为角度误差，θm *为电机期望机械角度，θm为电机机械转动角；
设定全局快速终端的滑膜面S的获取公式为：
；
其中，S为全局快速终端滑膜面，为角度误差的一阶导数，α、β、p和q都是大于零的预设常数，p>q且都为奇数，e为角度误差；
在所述滑膜面S上，当角度误差远离零点时，收敛时间由-αe项决定；当角度误差e靠近零点时，收敛时间由-βeq/p项决定;
设定趋近律公式为：
；
其中，为滑膜面的一阶导数，/>、/>、p0和q0都是大于零的预设常数，p0>q0且都为奇数；
当滑膜面S远离零点时，收敛时间由项决定；当靠近零点时，收敛时间由项决定；
设定角度伺服控制公式为：
；
其中，为期望机械角度的二阶导数，/>和/>分别为所述执行电机两套三相绕组各自期望的q轴电流值。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述介质上存储有程序，所述程序能够被处理器执行以实现如权利要求4至7中任一项所述的角度伺服控制方法。
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| CN202311115836.1A CN116985898B (zh) | 2023-08-31 | 2023-08-31 | 一种用于线控转向系统的角度伺服控制方法和装置 |
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