滑模同步控制及磁场定向控制的电动轮椅车系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种滑模同步控制及磁场定向控制的电动轮椅车系统，属于电动轮椅车控制技术领域，包括：摇杆控制器、电机驱动模块和控制组件，左信号采集器模块和所述右信号采集模块中均具有滑模同步控制处理器和所述磁场定向控制处理器，磁场定向控制处理器与所述滑模同步控制处理器连接，磁场定向控制处理器用于在所述电机驱动模块转矩脉动较大的情况下，获取左电机和所述右电机的速度偏差值，滑模同步控制处理器用于在获取到左电机和右电机的速度偏差值后，同步左电机和右电机的转速。本方案能够解决现有电动轮椅车系统中使用方波控制系统方案，从而造成驱动装置转矩脉动较大，转动不平稳，噪声指标较差问题。噪声指标较差问题。噪声指标较差问题。

【技术实现步骤摘要】
滑模同步控制及磁场定向控制的电动轮椅车系统及方法


[0001]本专利技术属于电动轮椅车控制
，具体涉及一种滑模同步控制及磁场定向控制的电动轮椅车系统及方法。

技术介绍

[0002]随着我国老龄化程度的加深，越来越多的老年人随着年龄的增长行动不便，电动轮椅车被认为是最常用的代步工具，因此成为许多老年人生活中必不可少的交通工具。
[0003]市场上的电动轮椅车的无刷直流电机一般采用方波驱动，这种方案控制方法简单，成本低，在目前电动车方案中应用广泛。但电动轮椅车采用方波控制器也存在缺点，缺点是由于方波驱动换相时会出现电流突变，导致转矩脉动较大，噪声指标较差。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例的目的是提供一种滑模同步控制及磁场定向控制的电动轮椅车系统及方法，能够解决现有电动轮椅车系统中使用方波控制系统方案，从而造成驱动装置转矩脉动较大，转动不平稳，噪声指标较差问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的：
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种滑模同步控制及磁场定向控制的电动轮椅车系统，包括：
[0007]摇杆控制器、电机驱动模块和控制组件，
[0008]所述遥感控制器与所述电机驱动模块连接，
[0009]所述电机驱动模块包括双电机控制器，左逆变器、右逆变器、左电机、右电机，左信号采集模块和右信号采集模块，所述双电机控制器的输入端与所述摇杆控制器的输出端连接，所述双电机控制器的输出端分别与所述左逆变器和所述右逆变器的输入端连接，所述左逆变器的输出端与所述左电机的输入端连接，所述右逆变器的输出端与所述右电机的输入端连接，所述左电机还通过所述左信号采集器与所述双电机控制器连接，所述右电机还通过所述右信号采集器与所述双电机控制器连接；
[0010]所述控制组件包括左减速器、左车轮、右减速器和右车轮，所述左电机的输出端与所述左减速器的输入端连接，所述左减速器的输入端与所述左车轮连接，所述右电机的输出端与所述右减速器的输入端连接，所述右减速器的输入端与所述右车轮连接；
[0011]其中，所述左信号采集器模块和所述右信号采集模块中均具有滑模同步控制处理器和所述磁场定向控制处理器，所述磁场定向控制处理器与所述滑模同步控制处理器连接，所述磁场定向控制处理器用于在所述电机驱动模块转矩脉动较大的情况下，获取所述左电机和所述右电机的速度偏差值，所述滑模同步控制处理器用于在获取到所述左电机和所述右电机的速度偏差值后，同步所述左电机和所述右电机的转速。
[0012]可选地，所述双电机控制器包括：左PI速度调节器，左PI电流调节器，左Park逆变器，左空间矢量调制器，右PI速度调节器，右PI电流调节器，右Park逆变器，右空间矢量调制
器，
[0013]所述左PI速度调节器与所述左PI电流调节器连接，所述左PI电流调节器与所述左Park逆变器连接，所述左Park逆变器与所述左空间矢量调制器连接，所述左空间矢量调制器与所述左逆变器连接，
[0014]所述右PI速度调节器与所述右PI电流调节器连接，所述右PI电流调节器与所述右Park逆变器连接，所述右Park逆变器与所述右空间矢量调制器连接，所述右空间矢量调制器与所述右逆变器连接。
[0015]可选地，滑模同步控制及磁场定向控制的电动轮椅车系统还包括霍尔传感器，所述霍尔传感器分别与所述左电机和所述右电机连接，所述霍尔传感器用于获取所述左电机中转子的位置值和转速值，以及右电机中转子的位置值和转速值，从而获取所述左电机和所述右电机的速度偏差值。
[0016]可选地，所述双电机控制器还包括采样电阻，所述左电机和所述右电机分别通过所述采样电阻连接，所述采样电阻用于分别采样所述左电机和所述右电机中的三相电流，并将所述左电机的三相电流和所述右电机的三相电流传递给所述左PI电流调节器和所述右PI电流调节器，从而对所述左电机和所述右电机进行转速补偿。
[0017]第二方面，本专利技术实施例提供了一种滑模同步控制及磁场定向控制的电动轮椅车方法，应用于第一方面的滑模同步控制及磁场定向控制的电动轮椅车系统包括：向左电机和右电机发送目标转速值和转向控制指令；
[0018]分别获取所述左电机的第一三相定子电流值和所述右电机的第一三相定子电流值，以及获取所述左电机和所述右电机的转速偏差值；
[0019]所述左电机和所述右电机的转速偏差值通过滑模同步控制后反馈至双电机控制器，所述双电机控制器对所述左电机和所述右电机的第一三相定子电流值进行校正，从而获得所述左电机和所述右电机的第二三相定子电流值，
[0020]所述左电机和所述右电机的第二三相定子电流值分别控制所述左车轮转动从而达到所述目标转速值和所述转向控制指令方向，右车轮相对于所述左车轮同步转动，并达到所述目标转速值和所述转向控制指令方向。
[0021]可选地，所述电动轮椅车包括霍尔传感器，所述获取所述左电机和所述右电机的转速偏差值，具体包括：
[0022]根据所述霍尔传感器的脉冲数，得到所述左电机和所述右电机的转速值；
[0023]根据所述霍尔传感器的信号，得到所述左电机和所述右电机的转子位置信息；
[0024]根据所述左电机和所述右电机的转速值，获得所述左电机和所述右电机的转速偏差值。
[0025]可选地，所述电动轮椅车具有采样电阻，所述获取所述左电机的第一三相定子电流值和所述右电机的第一三相定子电流值，具体包括：
[0026]所述采样电阻分别对所述左电机和所述右电机的三相电流采样，并得到所述左电机和所述右电机的三相电定子电流值；
[0027]将所述左电机和所述右电机的三相电定子电流值分别记为i
a
、i
b
和i
c
，并将所述左电机和所述右电机的三相电定子电流值经过Clark变化和Park变换，得到两相同步旋转坐标系d轴和q轴的分量i
d
和i
q
，并记为所述左电机和所述右电机的第一三相定子电流值。
[0028]可选地，所述滑模同步控制，采用公式：
[0029][0030][0031][0032][0033]s
s
＝x1+c1x2；
[0034][0035][0036]其中，T
ei
为左电机和右电机的电磁转矩；p
i
为左电机和右电机的极对数；Ψ
fi
为左电机和右电机的转子永磁磁链；i
qi
为左电机和右电机的q轴电流分量，i＝1,2；T
Li
为左电机和右电机的负载转矩；ΔT
Li
为左电机和右电机受到的负载扰动；J
i
、B
i
为左电机和右电机轴上的转动惯量和摩擦系数；w
ei
为左电机和右电机的转子电角速度；ε
s
和k均为正常数；sgn(s
s
)为符号函数，返本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种滑模同步控制及磁场定向控制的电动轮椅车系统，其特征在于，包括：摇杆控制器、电机驱动模块和控制组件，所述遥感控制器与所述电机驱动模块连接，所述电机驱动模块包括双电机控制器，左逆变器、右逆变器、左电机、右电机、左信号采集模块和右信号采集模块，所述双电机控制器的输入端与所述摇杆控制器的输出端连接，所述双电机控制器的输出端分别与所述左逆变器和所述右逆变器的输入端连接，所述左逆变器的输出端与所述左电机的输入端连接，所述右逆变器的输出端与所述右电机的输入端连接，所述左电机还通过所述左信号采集器与所述双电机控制器连接，所述右电机还通过所述右信号采集器与所述双电机控制器连接；所述控制组件包括左减速器、左车轮、右减速器和右车轮，所述左电机的输出端与所述左减速器的输入端连接，所述左减速器的输入端与所述左车轮连接，所述右电机的输出端与所述右减速器的输入端连接，所述右减速器的输入端与所述右车轮连接；其中，所述左信号采集器模块和所述右信号采集模块中均具有滑模同步控制处理器和磁场定向控制处理器，所述磁场定向控制处理器与所述滑模同步控制处理器连接，所述磁场定向控制处理器用于在所述电机驱动模块转矩脉动较大的情况下，获取所述左电机和所述右电机的速度偏差值，所述滑模同步控制处理器用于在获取到所述左电机和所述右电机的速度偏差值后，同步所述左电机和所述右电机的转速。2.根据权利要求1所述的滑模同步控制及磁场定向控制的电动轮椅车系统，其特征在于，所述双电机控制器包括：左PI速度调节器，左PI电流调节器，左Park逆变器，左空间矢量调制器，右PI速度调节器，右PI电流调节器，右Park逆变器，右空间矢量调制器，所述左PI速度调节器与所述左PI电流调节器连接，所述左PI电流调节器与所述左Park逆变器连接，所述左Park逆变器与所述左空间矢量调制器连接，所述左空间矢量调制器与所述左逆变器连接，所述右PI速度调节器与所述右PI电流调节器连接，所述右PI电流调节器与所述右Park逆变器连接，所述右Park逆变器与所述右空间矢量调制器连接，所述右空间矢量调制器与所述右逆变器连接。3.根据权利要求2所述的滑模同步控制及磁场定向控制的电动轮椅车系统，其特征在于，还包括霍尔传感器，所述霍尔传感器分别与所述左电机和所述右电机连接，所述霍尔传感器用于获取所述左电机中转子的位置值和转速值，以及所述右电机中转子的位置值和转速值，从而获取所述左电机和所述右电机的速度偏差值。4.根据权利要求3所述的滑模同步控制及磁场定向控制的电动轮椅车系统，其特征在于，所述双电机控制器还包括采样电阻，所述左电机和所述右电机分别通过所述采样电阻连接，所述采样电阻用于分别采样所述左电机和所述右电机中的三相电流，并将所述左电机的三相电流和所述右电机的三相电流传递给所述左PI电流调节器和所述右PI电流调节器，从而对所述左电机和所述右电机进行转速补偿。5.一种滑模同步控制及磁场定向控制的电动轮椅车方法，应用于所述权利要求1至权利要求4中任一项滑模同步控制及磁场定向控制的电动轮椅车系统，其特征在于，包括：向左电机和右电机发送目标转速值和转向控制指令；分别获取所述左电机的第一三相定子电流值和所述右电机的第一三相定子电流值，以
及获取所述左电机和所述右电机的转速偏差值；所述左电机和所述右电机的转速偏差值通过滑模同步控制后反馈至双电机控制器，所述双电机控制器对所述左电机和所述右电机的第一三相定子电流值进行校正，从而获得所述左电机和所述右电机的第二三相定子电流值；所述左电机和所述右电机的第二三相定子电流值分别控制所述左车轮转动从而达到所述目标转速值和所述转向控制指令方向，右车轮相对于所述左车轮同步转动，并达到所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭来湖，吴克路，史伟民，项展，
申请(专利权)人：永康市优哈电器有限公司，
类型：发明
国别省市：