基于状态估计的轮毂电机驱动控制策略研究

作     者：权凌霄 唱荣蕾 耿冠杰 郭锐 高静 郭长虹 

作者机构：燕山大学机械工程学院 河北省重型机械流体动力传输与控制实验室 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0802[工学-机械工程] 0835[工学-软件工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52075469) 

主　　题：轮毂电机 控制策略 状态估计 

摘      要：为克服轮毂电机响应慢，控制精度和抗干扰性差的难题，本文在滑模控制（Sliding mode control， SMC）的基础上，开发基于转速和角度在线状态估计的超螺旋滑模（Super-twisting sliding mode control， STSMC）轮毂电机转速转矩联合控制策略。采用单移线工况，轮毂电机汽车匀速换变道时分别对各轮毂电机进行转速控制，满足阿克曼转向要求，变道后采用正弦过渡方法对各轮毂电机进行转矩控制，电机快速平滑输出期望转矩，车辆直线加速。为防止转速和角度传感器误差或者损坏，轮毂电机控制中采用最大相关熵平方根广义高阶容积卡尔曼算法（Maximum correlation entropy square root generalized high-order cubature Kalman filter， MCSRGHCKF）对转速和转子角度进行无传感器估计，实验测试得到转子角度估计误差为-0.05rad，转速误差为0.3r/min，满足电机控制要求。从电机启动到匀速运行阶段采用STSMC算法控制，转速超调量为6.33%，最大输出转矩0.35N·m，响应时间0.22s，稳态转速脉动±0.5r/min，转矩脉动±0.01N·m，相比PID和SMC算法，控制效果更佳。在转速切换转矩控制，转矩可按照正弦函数平滑过渡，最大超调仅为2.86%，电机运行平稳。