汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電機(jī)冗余控制研究

摘 要：針對(duì)電動(dòng)汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)使用過程中位置傳感器失效的問題，提出一種永磁同步電機(jī)無位置傳感器冗余控制方法。文章選用內(nèi)置式永磁同步電機(jī)作為線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)，首先對(duì)永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行建模分析，其次利用電機(jī)轉(zhuǎn)子的凸極特性，采用高頻電壓信號(hào)注入法獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置信息并進(jìn)行解耦，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無位置傳感器控制，最后在Matlab/Simulink軟件中對(duì)搭建的電機(jī)控制模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，證明控制策略的可行性。

關(guān)鍵詞：線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 永磁同步電機(jī) 高頻注入 冗余控制

0 引言

汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車轉(zhuǎn)向領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，和傳統(tǒng)的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Steer-by-Wire， SBW）通過取消車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的機(jī)械傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)，使汽車轉(zhuǎn)向完全通過電信號(hào)傳輸控制指令。由于轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)間取消了直接的物理力矩傳輸路徑，大大提升了駕駛員的駕駛舒適性。隨著電動(dòng)汽車的智能化和網(wǎng)聯(lián)化，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還擁有傳動(dòng)比可變、實(shí)時(shí)檢測(cè)并輔助駕駛員轉(zhuǎn)向等諸多優(yōu)點(diǎn)。因此，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展前景非常樂觀，并有望在未來成為汽車行業(yè)的重要發(fā)展方向。

汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電子化程度很高，所以在實(shí)際工作過程中系統(tǒng)的傳感器可能會(huì)發(fā)生卡死、增益變化或恒偏差等故障導(dǎo)致輸出錯(cuò)誤數(shù)據(jù)從而影響控制系統(tǒng)性能。而位置傳感器已成為永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要故障源[1]，所以在線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要考慮為其增加一定的冗余控制措施來提升系統(tǒng)的容錯(cuò)能力，保障線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)即便在位置傳感器失效的情況下仍然能夠安全有效地工作。……