【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新能源汽车的车载磁悬浮电池，具体涉及一种车载磁悬浮飞轮电池系统的控制方法。
技术介绍
1、车载磁悬浮飞轮电池是一种基于磁悬浮轴承技术的新型机电一体化装置，它突破了传统化学电池的局限，具有功率密度大、能量转换率高、无污染、寿命长等优点。磁悬浮飞轮电池作为辅助，配合电动汽车构成复合电源系统，可以明显提高能量的利用效率，提高电动汽车的动力性能，且保护原车载动力电池。
2、安全控制方面：目前对车载磁悬浮飞轮电池的研究仅是针对其在安全工况下工作的稳定性，在危险工况下，由于外部的撞击或者其他极端情况下对车载磁悬浮飞轮电池系统造成冲击甚至将其外壳破坏掉，从而影响到飞轮的正常运行，一个在高速运行的飞轮发生破坏，将会对驾驶人员的生命造成很大程度上的威胁，并且由于是先对外壳造成损坏，通过外壳对飞轮的保护措施的效果将大打折扣。因此需要一种对磁悬浮飞轮电池系统当前运行工况进行判定的方法，并且在发现危险工况下，对飞轮电池进行安全控制。
3、稳定控制方面：电动汽车行驶在复杂路况下，飞轮转子的陀螺效应的作用会显著增强，各自由度之间的耦合也将愈专利技术显，并且考虑到电动汽车形式过程中，外部的噪声、传感器机械构造的复杂性产生的各种细微的噪声等干扰控制系统的正常运行，需要性能很好的观测器、滤波器与控制算法相结合的系统。目前常用的方法是使用pid(proportional、integral、differential)控制系统对磁悬浮飞轮电池系统进行控制，由于磁悬浮飞轮电池运行时的非线性与不确定性，导致pid控制实际工况时，适应能
技术实现思路
1、针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了一种基于干扰因子的车载磁悬浮飞轮电池系统高安全稳定控制方法，不仅可以让其在危险工况下做应急处理，而且可以提高系统的稳定性、鲁棒性与抗干扰能力。
2、本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
3、一种基于干扰因子的车载磁悬浮飞轮电池系统高安全稳定控制方法：
4、工况识别与安全判定模块判断当前工况干扰：
5、当判定为安全工况干扰时，则将五自由度位移参考信号分别与实际位移信号进行求差，并输入至融合巴特沃斯滤波器模糊自抗扰控制模块中，得到控制电流；所述控制电流包括径向控制电流、扭转控制电流和轴向控制电流，径向控制电流和扭转控制电流经clark逆变换、轴向控制电流经功率放大后分别进行补偿，得到径向线圈的三相控制电流信号、扭转线圈的三相控制电流信号和轴向线圈的轴向控制电流信号，上述控制电流信号一方面控制相应的线圈，另一方面输入多新息扩展卡尔曼滤波预测模块，输出实际位移信号并与五自由度位移参考信号进行求差；
6、当判定为危险工况干扰时，将工况识别与安全判定模块的输出信号进行切断。
7、进一步地，工况识别与安全判定模块通过建立工况识别与安全判定机制对当前工况干扰进行判定：
8、1)车辆发生侧翻时
9、基于考虑干扰因子变量函数的车辆侧倾动力学微分方程，定义整车质量的侧翻评价指标ltr，当|ltr|<1时，当前工况干扰为安全工况干扰，当|ltr|>1，车辆发生侧翻，当前工况干扰为危险工况干扰；
10、所述ltr为：
11、
12、其中：ms为车辆的簧上质量，ays为簧载质量的侧向加速度，hr为簧载质量重心到侧倾中心的距离，为悬架的侧倾阻尼，为侧倾角，为侧倾角速度，为悬架侧倾刚度，g为重力加速度，hg为质心高度，b为轮距越宽，m为整车质量；干扰因子变量函数p(k)为：c1为关于|ay|的常量函数，sy是不受路况已经环境影响下的正常侧向加速度，vcar为车辆当前加速度，r为转弯半径，|ay|为侧向加速度，β为道路的侧向坡道角；
13、2)车辆发生追尾或打滑时
14、当检测到纵向加速度ax或侧向加速度|ay|超过阈值时，将当前工况干扰判定为危险工况干扰，否则为安全工况干扰。
15、更进一步地，所述工况干扰为：
16、当纵向加速度ax发生正常变化且侧向加速度ay发生正常变化时，将此工况干扰判定为工况干扰1与工况干扰13；当纵向加速度ax发生正常变化且垂向加速度az发生变化时，将此工况干扰判定为工况干扰3与工况干扰15；当纵向加速度ax发生正常变化、侧向加速度ay发生正常变化且垂向加速度az发生变化时，将此工况干扰判定为工况干扰7与工况干扰11；当纵向加速度ax发生较大变化且垂向加速度az发生变化时，将此工况干扰判定为工况干扰2、工况干扰4、工况干扰14与工况干扰16；当纵向加速度ax发生正常变化且侧向加速度ay发生较大变化时，将此工况干扰判定为工况干扰5与工况干扰9；当纵向加速度ax发生较大变化、侧向加速度ay发生正常变化且垂向加速度az发生变化时，将此工况干扰判定为工况干扰6、工况干扰8、工况干扰10与工况干扰12；
17、其中：工况干扰1由转弯干扰因子和跟随干扰因子组合而成，工况干扰2由起伏干扰因子和跟随干扰因子组合而成，工况干扰3由坡度干扰因子和跟随干扰因子组合而成，工况干扰4由颠簸干扰因子和跟随干扰因子组合而成，工况干扰5由转弯干扰因子和阻碍干扰因子组合而成，工况干扰6由起伏干扰因子和阻碍干扰因子组合而成，工况干扰7由坡度干扰因子和阻碍干扰因子组合而成，工况干扰8由颠簸干扰因子和阻碍干扰因子组合而成，工况干扰9由转弯干扰因子和变道干扰因子组合而成，工况干扰10由起伏干扰因子和变道干扰因子组合而成，工况干扰11由坡度干扰因子和变道干扰因子组合而成，工况干扰12由颠簸干扰因子和变道干扰因子组合而成，工况干扰13由转弯干扰因子和指示干扰因子组合而成，工况干扰14由起伏干扰因子和指示干扰因子组合而成，工况干扰15由坡度干扰因子和指示干扰因子组合而成，工况干扰16由颠簸干扰因子和指示干扰因子组合而成。
18、更进一步地，当纵向加速度ax在-0.3g～0g范围内属于正常变化，在-0.5g～-0.3g范围内属于较大变化，大于-0.5g属于危险变化；当侧向加速度ay在-0.2g～0.2g范围内属于正常变化，在-0.45g～-0.2g范围内以及0.2g～0.45g范围内属于较大变化，小于-0.45g以及大于0.45g属于危险变化；其中g指重力加速度。
19、进一步地，所述融合巴特沃斯滤波器模糊自抗扰控制模块具体为：
20、1)模糊控制引入至adrc，将非线性状态误差反馈控制率加入误差的积分环节：
21、
22、其中：eθ1(k)是k时刻给定位移误差的跟踪信号，eθ2(k)是k时刻给定位移误差的微本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于干扰因子的车载磁悬浮飞轮电池系统高安全稳定控制方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的基于干扰因子的车载磁悬浮飞轮电池系统高安全稳定控制方法，其特征在于，工况识别与安全判定模块(1)通过建立工况识别与安全判定机制对当前工况干扰进行判定：
3.根据权利要求2所述的基于干扰因子的车载磁悬浮飞轮电池系统高安全稳定控制方法，其特征在于，所述工况干扰为：
4.根据权利要求3所述的基于干扰因子的车载磁悬浮飞轮电池系统高安全稳定控制方法，其特征在于，当纵向加速度Ax在-0.3g～0g范围内属于正常变化，在-0.5g～-0.3g范围内属于较大变化，大于-0.5g属于危险变化；当侧向加速度Ay在-0.2g～0.2g范围内属于正常变化，在-0.45g～-0.2g范围内以及0.2g～0.45g范围内属于较大变化，小于-0.45g以及大于0.45g属于危险变化；其中g指重力加速度。
5.根据权利要求1所述的基于干扰因子的车载磁悬浮飞轮电池系统高安全稳定控制方法，其特征在于，所述融合巴特沃斯滤波器模糊自抗扰控制模块(3)具体为：
7.根据权利要求5所述的基于干扰因子的车载磁悬浮飞轮电池系统高安全稳定控制方法，其特征在于：
8.根据权利要求1所述的基于干扰因子的车载磁悬浮飞轮电池系统高安全稳定控制方法，其特征在于，所述多新息扩展卡尔曼滤波预测模块(7)是根据扩展卡尔曼滤波器的预测部分、更新部分、修正系数以及多新息理论，构建MIEKF的预测方程组：
9.根据权利要求1所述的基于干扰因子的车载磁悬浮飞轮电池系统高安全稳定控制方法，其特征在于，由仿真确定不同的车辆类型纵向加速度阈值；侧向加速度阈值根据公式进行确定，其中：ay是实际阈值，ay*是危险阈值，B是汽车的轮距，hg是质心高度，β是道路的侧向坡道角。
10.根据权利要求1所述的基于干扰因子的车载磁悬浮飞轮电池系统高安全稳定控制方法，其特征在于，所述转弯干扰因子、起伏干扰因子、坡度干扰因子和颠簸干扰因子属于路面干扰因子，所述跟随干扰因子、阻碍干扰因子和变道干扰因子属于车辆干扰因子，车辆干扰因子和指示干扰因子构成交通干扰因子，交通干扰因子和路面干扰因子组成工况干扰因子。
...【技术特征摘要】
1.一种基于干扰因子的车载磁悬浮飞轮电池系统高安全稳定控制方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的基于干扰因子的车载磁悬浮飞轮电池系统高安全稳定控制方法，其特征在于，工况识别与安全判定模块(1)通过建立工况识别与安全判定机制对当前工况干扰进行判定：
3.根据权利要求2所述的基于干扰因子的车载磁悬浮飞轮电池系统高安全稳定控制方法，其特征在于，所述工况干扰为：
4.根据权利要求3所述的基于干扰因子的车载磁悬浮飞轮电池系统高安全稳定控制方法，其特征在于，当纵向加速度ax在-0.3g～0g范围内属于正常变化，在-0.5g～-0.3g范围内属于较大变化，大于-0.5g属于危险变化；当侧向加速度ay在-0.2g～0.2g范围内属于正常变化，在-0.45g～-0.2g范围内以及0.2g～0.45g范围内属于较大变化，小于-0.45g以及大于0.45g属于危险变化；其中g指重力加速度。
5.根据权利要求1所述的基于干扰因子的车载磁悬浮飞轮电池系统高安全稳定控制方法，其特征在于，所述融合巴特沃斯滤波器模糊自抗扰控制模块(3)具体为：
6.根据权利要求5所述的基于干扰因子的车载磁悬浮飞轮电池系统高安全稳定控制方法，其特征在于，所述融合巴特沃斯滤波器模糊自抗扰控制模块(3)将给定位移误差ex作为跟踪微分器(311)的输入，输出给定位移误差的跟踪信号eθ1、给定位移误差的微分信号eθ2，与扩张状态观测器(315)的输出实际误差的状态跟踪信号ez1、实际误差的微分信号ez2做差，输出转速的误差e1、转速的微分信号e2，分别作为非线性状态误差反馈控制率(313)与模糊推理(312)的输入，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张维煜，纪昊天，吴彤，刁小燕，项倩雯，耿亦涵，李蕾蕾，路璐，张庭语，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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