电动助力转向系统中利用电机逆解耦的电流模式控制技术方案

一种系统，包括第一模块，该第一模块接收来自电机的输出电流作为反馈，该输出电流包括直轴分量和交轴分量；并基于电机控制系统的目标频率特性、虚拟电阻值和反馈生成第一电压指令。该系统包括第二模块，该第二模块接收所述反馈和指令电流之间的差值；并且基于电机的估算电阻值、估算电感值、所述虚拟电阻值、所述电机控制系统的目标频率响应特性以及从q轴分量的响应解耦出的输出电流的d轴分量的响应，来生成第二电压指令。该系统包括加法模块，该加法模块通过将所述第一电压指令和所述第二电压指令相加来产生用于所述电机的输入电压指令。

Current mode control of electric power steering system with inverse decoupling of motor

【技术实现步骤摘要】
电动助力转向系统中利用电机逆解耦的电流模式控制
技术介绍
本专利技术一般涉及电动助力转向系统(ElectricPowerSteering，EPS)中利用电机逆解耦的电流模式控制。永磁同步电机(PMSM)(无论是表面永磁(SurfacePermanentMagnet，SPM)电机还是内嵌式永磁(InteriorPermanentMagnet，IPM)电机)的输出转矩可由电压指令和相位超前角确定。因此，为了确定永磁同步电机的特定输出转矩，首先要选择一个特定的交轴(也称为q轴)参考电流和一个直轴(也称为d轴)参考电流，然后基于所选择的交轴参考电流和直轴参考电流确定电压指令和相位超前角.EPS系统使用电机(例如PMSM)来提供转向辅助。当使用PMSM时，会用到磁场定向控制(FieldOrientedControl，FOC)，磁场定向控制使得能够将交流(AC)多相(例如三相)电机电压和电流信号转换到同步旋转参考坐标系中，通常称为d轴/q轴参考坐标系，其中电机电压和电流变为直流(DC)量。FOC转矩控制技术通过使用前馈控制方法或闭环电流反馈控制或两者的某种组合来实现。将永磁同步电机的闭环电流控制应用于EPS系统，要求控制系统能够跟踪期望的辅助转矩指令(即，电机转矩指令)，而这些要求并不能得到控制系统的支持。这些要求中有许多涉及转矩响应特性、电机输入干扰特性、电流测量噪声传输特性以及估算电机参数估值准确性的鲁棒性的平衡。期望在控制系统的整个运行范围内具有性能一致性，包括在电机速度范围内的运行和接近电源电压极限的运行。与利用PMSM的高压电源应用不同，来自车辆的可用于控制系统的电源电压受到限制，这些应用中使用的电机通常要尽可能高效地确定尺寸，以提供稳态电源要求。这要求电流控制以稳定且可预测的方式运行，因为可用于控制系统的瞬态电压在PMSM运行的峰值功率点附近变小。因此，控制系统应配置为在要求相对较小的电机电压指令瞬变的情况下，按照期望运行。
技术实现思路
根据一个或多个实施例，根据输入电压生成输出电流的电机控制系统包括第一模块、第二模块和加法模块。所述第一模块配置为：从所述电机接收输出电流作为反馈，所述输出电流包括直轴(d轴)分量和交轴(q轴)分量；并基于所述电机控制系统的目标频率特性、虚拟电阻值和所述反馈生成第一电压指令。所述第二模块配置为：接收所述反馈和指令电流之间的差值；并基于电机的估算电阻值、估算电感值、所述虚拟电阻值、所述电机控制系统的目标频率响应特性以及从q轴分量的响应解耦出的输出电流的d轴分量的响应，来生成第二电压指令，所述电机控制系统为闭环系统。所述加法模块配置为通过将所述第一电压指令和所述第二电压指令相加来生成用于所述电机的输入电压指令。根据一个或多个实施例，转向系统包括电机和电机控制系统。所述电机控制系统包括第一模块、第二模块和加法模块。所述第一模块配置为：接收来自所述电机的输出电流作为反馈，所述输出电流包括直轴(d轴)分量和交轴(q轴)分量；并根据所述电机控制系统的目标频率特性、所述反馈、以及虚拟电阻值生成第一电压指令。所述第二模块配置为：接收所述反馈和受控电流之间的差值；并基于电机的估算电阻值、估算电感值、所述虚拟电阻值、所述电机控制系统的目标频率响应特性以及从q轴分量的响应解耦出的输出电流的d轴分量的响应，来生成第二电压指令，所述电机控制系统为闭环系统。所述加法模块配置为通过将所述第一电压指令和所述第二电压指令相加来生成用于所述电机的输入电压指令。根据一个或多个实施例，一种方法包括从输入电压生成输出电流的方法，包括：通过第一模块接收来自所述电机的输出电流作为反馈，所述输出电流包括直轴(d轴)分量和交轴(q轴)分量。该方法还包括由所述第一模块基于所述电机控制系统的目标频率特性、虚拟电阻值和所述反馈和来生成第一电压指令。该方法还包括由所述第二模块接收所述反馈和受控电流之间的差值。该方法进一步包括由所述第二模块基于电机的估算电阻值、估算电感值、所述虚拟电阻值、所述电机控制系统的目标频率响应特性以及从q轴分量的响应解耦出的输出电流的d轴分量的响应，来生成第二电压指令，所述电机控制系统为闭环系统。该方法还包括通过加法模块将所述第一电压指令和所述第二电压指令相加来生成用于电机的输入电压指令。从以下结合附图的描述，这些和其他优点和特征将变得更加明显。附图说明在说明书结尾处的权利要求中，特别指出并清楚地要求保护本公开的主题。通过以下结合附图的详细描述，本公开的前述和其他特征以及优点是显而易见的，其中：图1A是适于实施所公开的实施例的电动助力转向系统的实施例；图1B是根据示例性实施例的电机控制系统的示例性示意图；图2A和2B描绘了根据本专利技术的一个或多个实施例的控制系统的拓扑结构。图3更详细地描绘了根据本专利技术的一个或多个实施例的图2B的控制系统的拓扑结构；图4描绘了根据本专利技术的一个或多个实施例的电机(电机模型)的框图；图5描绘了根据本专利技术的一个或多个实施例的IIDC架构的框图；图6描绘了根据本专利技术一个或多个实施例的用于二阶或更高阶传递函数响应的IIDC架构的框图；和图7描绘了根据本专利技术的一个或多个实施例的用于在q轴回路和d轴回路中不同阶次的传递函数响应的IIDC架构的框图。具体实施方式在下文中，现在请参考附图，其中将参照具体实施例对本公开进行描述，但不对其进行限制，应当理解，所公开的实施例仅是对本公开的说明，本公开可能以各种和替代的形式体现。这些附图不一定按比例绘制的；某些特征可能被放大或缩小，以显示特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅作为一个有代表性的基础，以教导本领域技术人员以各种方式使用本公开。如这里所使用的术语模块和子模块指的是一个或多个处理电路，例如专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)、电子电路、处理器(共享、专用或组)和执行一个或多个软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其他合适组件。可以理解，下面描述的子模块可以组合和/或进一步分割。现在参考附图，其中将参考具体实施例来描述技术方案，但不是对其进行限制。图1A是适于实施所公开的实施例的电动助力转向系统(ElectricPowerSteering，EPS)40的实施例；转向机构36是齿条齿轮式系统，并且包括在壳体50内的齿条(未示出)和位于齿轮箱52下方的小齿轮(也未示出)。当操作员输入，下文称为方向盘26(例如手轮等)时，上转向轴29旋转，通过万向节34连接到上转向轴29的下转向轴51转动小齿轮。小齿轮的旋转移动齿条，齿条移动转向拉杆38(仅示出一个)，继而移动转向节39(仅示出一个)，转向节39旋转一个或多个转向轮44(仅示出一个)。电动助力转向辅助装置通过总的由附图标记24表示的控制装置提供，并且包括控制器16和电机19，电机19可以是永磁同步电机(PermanentMagnetSynchronousMo本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机控制系统，其从输入电压产生输出电流，包括：/n第一模块，配置为：/n接收来自电机的输出电流作为反馈，所述输出电流包括直轴(d轴)分量和交轴(q轴)分量；以及/n基于所述电机控制系统的目标频率特性、虚拟电阻值和所述反馈生成第一电压指令；/n第二模块，配置为：/n接收所述反馈和指令电流之间的差值；以及/n基于电机的估算电阻值、估算电感值、所述电机控制系统的目标频率响应特性、所述虚拟电阻值、以及从q轴分量的响应解耦出的输出电流的d轴分量的响应，来生成第二电压指令，所述电机控制系统为闭环系统；以及/n加法模块，配置为通过将所述第一电压指令和所述第二电压指令相加来产生用于所述电机的输入电压指令。/n

【技术特征摘要】
20181015 US 16/159,9891.一种电机控制系统，其从输入电压产生输出电流，包括：
第一模块，配置为：
接收来自电机的输出电流作为反馈，所述输出电流包括直轴(d轴)分量和交轴(q轴)分量；以及
基于所述电机控制系统的目标频率特性、虚拟电阻值和所述反馈生成第一电压指令；
第二模块，配置为：
接收所述反馈和指令电流之间的差值；以及
基于电机的估算电阻值、估算电感值、所述电机控制系统的目标频率响应特性、所述虚拟电阻值、以及从q轴分量的响应解耦出的输出电流的d轴分量的响应，来生成第二电压指令，所述电机控制系统为闭环系统；以及
加法模块，配置为通过将所述第一电压指令和所述第二电压指令相加来产生用于所述电机的输入电压指令。


2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一模块还配置为基于所述电机的运行参数来计算所述虚拟电阻值。


3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统的所述目标频率响应特性表示由于所述指令电流的改变而导致所述输出电流的改变。


4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述闭环系统包括所述电机、所述第一模块和所述第二模块。


5.根据权利要求1所述的系统，其中所述目标频率响应特性是具有可调截止频率的一阶低通滤波器。


6.如权利要求1所述的系统，其中，所述目标频率响应特性是具有可调固有频率和阻尼比的二阶低通滤波器。


7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述目标频率响应特性是具有p个零点和q个极点的传递函数，p≤q。


8.一种转向系统，包括：
电机，所述电机是永磁同步电机；以及
电机控制系统，其根据输入电压生成输出电流，包括：
第一模块，配置为：
接收来自所述电机的输出电流作为反馈，所述输出电流包括直轴(d轴)分量和交轴(q轴)分量；
基于所述电机控制系统的目标频率特性、虚拟电阻值和所述反馈生成第一电压指令；
第二模块，配置为：
接收所述反馈和指令电流之间的差值；
基于所述电机的估算电阻值、估算电感值、所述虚拟电阻值、所述电机控制系统的目标频率响应特性以及从q轴分量的响应解耦出的输出电流的d轴分量的响应，来生成第二电压指令，所述电机控制系统为闭环系统；以及
加法模块，配置...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·普拉莫德，J·A·克莱瑙，
申请(专利权)人：操纵技术IP控股公司，
类型：发明
国别省市：美国;US