电机控制方法、装置及存储介质与流程

1.本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种电机控制方法、装置及存储介质。


背景技术：

2.在基于矢量控制技术的电机控制系统中，通常采用机械位置传感器，如旋转变压器实时测量并反馈转子的位置转角信息，然而，通过采用传感器获得转子的位置转角信息的方式，成本高，且传感器的安装位置要求精度高，一旦传感器出现故障，基于矢量控制技术的电机控制系统将无法正常工作。
3.上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是相关技术。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种电机控制方法、装置及存储介质，旨在解决通过采用传感器获得转子的位置转角信息的方式，传感器出现故障时，基于矢量控制技术的电机控制无法正常工作的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供一种电机控制方法，所述电机控制方法包括：
6.获取电机定子的定子电压以及定子电流；
7.将所述定子电压输入滑模观测器，得到定子电流观测值；
8.根据所述定子电流观测值以及所述定子电流确定所述电机的滑模控制矢量以及所述电机的滑模控制补偿值；
9.根据所述滑模控制矢量以及所述滑模控制补偿值，确定所述电机转子的位置角和/或转速；
10.控制所述电机按照所述位置角和/或转速运行。
11.可选地，根据所述定子电流观测值以及所述定子电流确定所述电机的滑模控制矢量以及所述电机的滑模控制补偿值的步骤包括：
12.根据所述定子电流观测值以及所述定子电流之间的差值，确定定子的电流观测误差；
13.根据所述电流观测误差以及预设滑模趋近律函数，确定所述电机的滑模控制矢量；
14.基于所述预设滑模趋近律函数、所述电流观测误差以及预设误差累计时长，确定所述电机的滑模控制补偿值。
15.可选地，根据所述电流观测误差以及预设滑模趋近律函数，确定所述电机的滑模控制矢量的步骤包括：
16.根据所述电流观测误差确定滑模控制系数，其中，所述电流观测误差越大，所述滑模控制系数越大；
17.根据所述滑模控制系数、所述电流观测误差以及预设滑模趋近律函数，确定所述
电机的滑模控制矢量。
18.可选地，根据所述滑模控制矢量以及所述滑模控制补偿值，确定所述电机转子的位置角和/或转速的步骤包括：
19.将所述滑模控制补偿值补偿至所述滑模控制矢量，得到扩展反电动势观测值；
20.根据所述扩展反电动势观测值确定所述电机转子的位置角和/或转速。
21.可选地，将所述滑模控制补偿值补偿至所述滑模控制矢量，得到扩展反电动势观测值的步骤包括：
22.将所述滑模控制补偿值补偿至所述滑模控制矢量，得到目标滑模控制量；
23.所述目标滑模控制量经低通滤波器处理后，得到两相静止坐标系下的反电动势矢量；
24.根据所述反电动势矢量确定所述扩展反电动势观测值。
25.可选地，根据所述扩展反电动势观测值确定所述电机转子的位置角和/或转速的步骤包括：
26.根据所述扩展反电动势观测值以及反正切函数确定所述电机转子的位置角；
27.获取所述低通滤波器的截止频率，并根据所述截止频率确定补偿角度值；
28.根据所述位置角以及所述补偿角度值，确定所述电机转子的位置角，和/或，根据所述扩展反电动势观测值，确定所述电机转子的转速。
29.可选地，将所述滑模控制补偿值补偿至所述滑模控制矢量，得到扩展反电动势观测值的计算方式具体为：
[0030][0031]
其中，a2＝-∫βdsign(e
iα
)，b2＝-∫βqsign(e
iβ
)，a1、b1分别为两相静止坐标系下分别对应的滑模控制矢量，a2、b2分别为两相静止坐标系下分别对应的滑模控制补偿值，v
α
，v
β
分别为扩展反电动势观测值，e
iα
，e
iβ
分别为两相静止坐标系下分别对应的电流观测误差。
[0032]
可选地，根据所述扩展反电动势观测值确定所述电机转子的位置角和/或转速的步骤包括：
[0033]
将所述扩展反电动势观测值输入至基于pi算法的锁相环，得到所述电机转子的位置角和/或转速。
[0034]
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种电机控制装置，所述电机控制装置包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器里并可在所述处理器上运行的电机控制程序，所述电机控制程序被所述处理器执行时实现如以上所述电机控制方法的各个步骤。
[0035]
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种存储介质，所述存储介质上存储有电机控制程序，所述电机控制程序被所述处理器执行时实现如以上所述电机控制方法的各个步骤。
[0036]
相较于直接通过传感器采集电机转子的位置角和/或转速得到电机的位置转角信息，本发明提出的电机控制方法、装置及存储介质，通过采用基于滑模观测器的无传感技术，将电机定子的定子电压输入至滑模观测器，得到定子电流观测值，根据定子电流观测值以及定子电流确定电机的滑模控制矢量以及滑模控制补偿值，通过滑模控制补偿值用于补
偿电机存在的控制误差，进而根据滑模控制矢量以及滑模控制补偿值，确定电机转子的位置角和/或转速，以使得获取电机转子的位置角和/或转速更加准确，且基于滑模观测器的无传感技术，确定电机转子的位置角和/或转速，由于无需设置传感器检测采集电机传感器检测采集电机转子的位置角和/或转速，成本低，实现简单，且避免了由于传感器发生故障时，电机控制无法正常工作问题。
附图说明
[0037]
图1为本发明的电机控制方法各个实施例涉及的电机控制装置的结构示意图；
[0038]
图2为本发明的电机控制方法第一实施例的流程示意图；
[0039]
图3是自然坐标系与静止坐标系的示意图；
[0040]
图4为本发明的电机控制方法第一实施例中确定滑模控制矢量及滑模控制补偿值的流程示意图；
[0041]
图5为本发明的电机控制方法第一实施例中确定电机转子的位置角和/或转速的流程示意图；
[0042]
图6为本发明的电机控制方法第二实施例的流程示意图
[0043]
图7为本发明的电机控制方法第三实施例的流程示意图；
[0044]
图8为扩展反电动势与转子位置角关系图；
[0045]
图9为基于锁相环的观测器控制结构；
[0046]
图10为基于pi算法的锁相环控制结构图；
[0047]
图11为改进的滑模观测器控制结构。
[0048]
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0049]
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0050]
在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或者“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或者“单元”可以混合地使用。
[0051]
请参考图1，图1为本发明的电机控制方法各个实施例涉及的电机控制装置的结构示意图。
[0052]
如图1所示，该电机控制装置可以包括：存储器101以及处理器102。本领域技术人员可以理解，图1示出的终端的结构框图并不构成对终端的限定，终端可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。其中，存储器101中存储有操作装置以及电机控制程序。处理器102是电机控制装置的控制中心，处理器102执行存储在存储器101内的电机控制程序，以实现本发明的电机控制方法各实施例的步骤。
[0053]
可选地，电机控制装置还可包括显示单元103，显示单元103包括显示面板，可采用液晶显示器(liquid crystal display，lcd)、有机发光二极管(organic light-emitting diode,oled)等形式来配置显示面板，用于输出显示用户浏览的界面。
[0054]
可选地，电机控制装置还包括通信单元104，通信单元104通过网络协议与其他终端设备建立数据通信(该数据通信可为ip通信或者蓝牙通道)，以实现与其他终端设备之间
进行数据传输。
[0055]
基于上述电机控制装置的结构框图，提出本发明的电机控制方法的各个实施例。
[0056]
在第一实施例中，本发明提供一种电机控制方法，请参考图2，图2为本发明的电机控制方法第一实施例的流程示意图。在该实施例中，电机控制方法包括以下步骤：
[0057]
步骤s10，获取电机定子的定子电压以及定子电流；
[0058]
步骤s20，将所述定子电压输入滑模观测器，得到定子电流观测值；
[0059]
步骤s30，根据所述定子电流观测值以及所述定子电流确定所述电机的滑模控制矢量以及所述电机的滑模控制补偿值；
[0060]
需要说明的是，请参考图3，图3是自然坐标系与静止坐标系的示意图，为了便于电机建模以及控制，如控制电机的转速和转矩，需要对电机进行解耦，通常将电机在自然坐标系a-b-c下的数学模型转化为静止坐标系α-β下的数学模型，忽略零序分量的影响。
[0061]
可选地，步骤s10包括：
[0062]
获取电机定子的三相电压，并对所述三相电压进行clark变换得到所述定子在两相静止坐标系下的定子电压；
[0063]
获取电机定子的三相电流，并对所述三相电流进行clark变换得到所述定子在两相静止坐标系下的定子电流。
[0064]
在本实施例中，获取电机定子的定子电压以及定子电流为两相静止坐标系α-β下的定子电压以及定子电流。
[0065]
需要说明的是，clark变换是将自然坐标系a-b-c下的数学模型转化为静止坐标系α-β下的数学模型，clark变换公式：
[0066]
[fα fβ fθ]
t
＝t
3s*2s
[fa fb fc]
t
[0067]
其中，f代表电机定子的定子电压或者定子电流，t
3s*2s
为坐标变换矩阵，可表示为：
[0068][0069]
示例性地，f代表电机定子的定子电压，获取电机定子的三相电压为ua、ub、uc，对三相电压进行clark变换得到定子在两相静止坐标系下的定子电压的具体计算方式如：
[0070]
[u
α u
β
]
t
＝t
′
3s/2s
[u
a u
b uc]
t
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1.1)
[0071]
式中，ua，ub，uc分别为对应三相交流电压，t
′
3s/2s
为坐标变换矩阵，可表示为：
[0072][0073]
同理地，f代表电机定子的定子电流，获取电机定子的三相电流为ia、ib、ic，对三相电流进行clark变换得到定子在两相静止坐标系下的定子电流的具体计算方式与电子电压的计算方式类似，在此不在赘述。
[0074]
进一步地，在坐标系α-β下的电压方程如下：
[0075][0076]
式中，ls，lq分别为电机定子的电感系数；为微分算子；ωe为转子的电角速度；[u
α
，u
β
]
t
为定子在α轴、β轴方向上的定子电压；[i
α
，i
β
]
t
为定子在α轴、β轴方向上的定子电流；[e
α
，e
β
]
t
为电机在α轴、β轴方向上的反电动势；r为电机转子电阻；且满足
[0077][0078]
式中，θe为电机转子的电角度，为永磁体的磁链。
[0079]
由式(1.4)中可知，电机扩展反电动势与电机转子位置和转速有密切关系，通过估计电机转子的扩展反电动势，可推算出电机转子的位置角和转速信息。因此，设计滑模观测器用于观测电机的扩展反电动势，将式(1.3)电压方程更新为关于电流的状态空间方程：
[0080][0081][0082]
其中：为定子电流的观测值；i
α
，i
β
为定子电流的实际值；u
α
，u
β
为观测器的控制输入，v
α
，v
β
分别为反电动势的观测值，将式(1.5)和式(1.6)作差，可得如下关于定子电流误差的状态空间方程：
[0083][0084]
其中：为电流观测误差。
[0085]
可选地，步骤s30根据所述定子电流观测值以及所述定子电流确定所述电机的滑模控制矢量以及所述电机的滑模控制补偿值，可基于定子电流观测值、定子电流、电机的滑模控制矢量以及电机的滑模控制补偿值之间的映射关系表，在获知定子电流观测值以及定子电流的前提下，确定电机的滑模控制矢量以及电机的滑模控制补偿值。
[0086]
作为一种可选的实施方式，请参考图4，图4为本发明的电机控制方法第一实施例中确定滑模控制矢量及滑模控制补偿值的流程示意图，步骤s30包括：
[0087]
步骤s31，根据所述定子电流观测值以及所述定子电流之间的差值，确定定子的电流观测误差；
[0088]
步骤s32，根据所述电流观测误差以及预设滑模趋近律函数，确定所述电机的滑模控制矢量；
[0089]
步骤s33，基于所述预设滑模趋近律函数、所述电流观测误差以及预设误差累计时长，确定所述电机的滑模控制补偿值。
[0090]
需要说明的是，假设为定子电流的观测值，i
α
，i
β
为定子电流的实际值，定子的电流观测误差e
iα
、e
iβ
根据定子电流观测值以及定子电流之间的差值确定，可表示为
[0091]
示例性地，假设滑模趋近律函数为符号函数，可选地，电机的滑膜控制矢量a1，b1
根据电流观测误差以及预设滑模趋近律函数确定，可表示为：
[0092]
a1＝-αdsign(e
iα
)，b1＝-αqsign(e
iβ
)
[0093]
其中，-αd、-αq为滑模调整系数，滑模调整系数可预先进行设置。
[0094]
可选地，电机的滑模控制补偿值a2、b2，基于所述预设滑模趋近律函数、所述电流观测误差以及预设误差累计时长确定，可表示为：
[0095]
a2＝-∫βdsign(e
iα
)，b2＝-∫βqsign(e
iβ
)
[0096]
可以理解的是，a1、b1分别为两相静止坐标系下分别对应的滑模控制矢量，a2、b2分别为两相静止坐标系下分别对应的滑模控制补偿值。
[0097]
可选地，滑模趋近律函数包括符号函数、连续函数、双正切函数以及sigmoid函数中的至少一个。示例性地，滑模观测器中当状态变量轨迹到达滑模面后需要提供相应的趋近律保证状态变量轨迹沿着预定的滑模面到达平衡点，在滑模趋近律函数采用符号函数时，采用符号函数作为滑模趋近律，符号函数为分段函数，状态变量的运动轨迹往复穿越滑模面，当轨迹位于滑模面之上，则输出的控制量大于0，反之小于0，进而造成系统出现抖振现象。为缓解系统的抖振，通过在滑模趋近律中添加积分计算之前控制时间段内的累计误差，确定滑模控制补偿值，以对滑模控制矢量进行补偿，一方面，提高滑模观测器输出量的精度，减少状态变量轨迹穿过滑模面的次数，另一方面，提高系统状态参数估计的精度和系统控制效果，增强系统的鲁棒性。
[0098]
作为一种可选的实施方式，滑模观测器的状态变量到达滑模面时，需要相应的趋近律将状态变量稳定在滑模面上，通常选用符号函数作为滑模趋近律函数，此时，状态变量的运动轨迹会往复的穿越滑模面，造成系统出现明显的抖振现象，为缓解系统抖振，可采用继电器特性进行连续化，选用连续函数代替符号函数，其表达式为：
[0099][0100]
式中，δ是大于0且很小的常数。
[0101]
此外，也可采用具有连续特性的双曲正切函数和sigmoid函数代替符号函数，以缓解系统的抖振，改善系统的控制效果。
[0102]
步骤s40，根据所述滑模控制矢量以及所述滑模控制补偿值，确定所述电机转子的位置角和/或转速；
[0103]
步骤s50，控制所述电机按照所述位置角和/或转速运行。
[0104]
作为一种可选的实施方式，请参考图5，图5为本发明的电机控制方法第一实施例中确定电机转子的位置角和/或转速的流程示意图，步骤s40包括：
[0105]
步骤s41，将所述滑模控制补偿值补偿至所述滑模控制矢量，得到扩展反电动势观测值；
[0106]
步骤s42，根据所述扩展反电动势观测值确定所述电机转子的位置角和/或转速。
[0107]
需要说明的是，在本实施例中，滑模控制补偿值基于预设滑模趋近律函数、电流观测误差以及预设误差累计时长确定，滑模控制矢值根据电流观测误差以及预设滑模趋近律函数确定。也就是说，在本实施例中，通过定子电流观测值以及定子电流实际值的误差设计滑模观测器，并由该误差重构电机的扩展反电动势，进而基于扩展反电动势估算电机转子的位置角和/或转速。
[0108]
可选地，步骤s41的计算方式具体可以是：
[0109][0110]
可选地，a1＝-αdsign(e
iα
)，a2＝-∫βdsign(e
iα
)，b1＝-αqsign(e
iβ
)，b2＝-∫βqsign(e
iβ
)。a1、b1分别为两相静止坐标系下分别对应的滑模控制矢量，a2、b2分别为两相静止坐标系下分别对应的滑模控制补偿值，v
α
，v
β
分别为扩展反电动势观测值，e
iα
，e
iβ
分别为两相静止坐标系下分别对应的电流观测误差。
[0111]
可选地，滑模控制矢量以及滑模控制补偿值还可以表示为：
[0112]
a2＝-∫βdsign(e
iα
)，b2＝-∫βqsign(e
iβ
)。
[0113]
需要说明的是，v
α
，v
β
分别为两相静止坐标系下分别对应的扩展反电动势观测值，相较于foc的电机控制系统中，确定电机转子的位置角，基于两相静止坐标系下分别对应的扩展反电动势观测值，估算电机转子的位置角，实现了对电机控制进行解耦的目的，便于电机系统控制。
[0114]
需要说明的是，滑模趋近律在状态变量的运动轨迹维持在滑模面上，根据滑模等效运动原理，此时的控制量可看作等效控制量，即
[0115][0116]
可选地，步骤s41包括：
[0117]
将所述滑模控制补偿值补偿至所述滑模控制矢量，得到目标滑模控制量；
[0118]
所述目标滑模控制量经低通滤波器处理后，得到两相静止坐标系下的反电动势矢量；
[0119]
根据所述反电动势矢量确定所述扩展反电动势观测值。
[0120]
具体实现方式可参见第三实施例，在本实施例中不做具体说明。
[0121]
可选地，步骤s42包括：
[0122]
将所述扩展反电动势观测值输入至基于pi算法的锁相环，得到所述电机转子的位置角和/或转速。
[0123]
具体实现方式可参见第三实施例，在本实施例中不做具体说明。
[0124]
在实际应用过程中，为了便于控制电机的转速和转矩，多数采用以坐标变换理论为基础的矢量控制技术(foc)。其中，在基于foc的电机控制系统中，电机转子的位置角的准确性和精度对电机的动力性能有较大影响。
[0125]
大多数电机控制系统中，通常采用机械位置传感器如旋转变压器实时测量并反馈转子的位置转角信息，利用传感技术获得转子转角和速度虽然能够满足系统控制需求，但机械位置传感器若出现故障，基于foc的控制系统将无法正常工作，另一方面，成本高，安装位置要求精度高，示例性地，采用旋转变压器采集转子的位置转角信息时，由于旋转变压器用腰形孔螺栓固定，当螺栓松动时，旋转变压器安装位置会发生改变，易导致测量的转子位置角不准确。
[0126]
相较于直接通过传感器采集电机转子的位置角和/或转速得到电机的位置转角信息，在本实施例公开的技术方案中，通过采用基于滑模观测器的无传感技术，将电机定子的定子电压输入至滑模观测器，得到定子电流观测值，根据定子电流观测值以及定子电流确定电机的滑模控制矢量以及滑模控制补偿值，通过滑模控制补偿值用于补偿电机存在的控制误差，进而根据滑模控制矢量以及滑模控制补偿值，确定电机转子的位置角和/或转速，以使得获取电机转子的位置角和/或转速更加准确，且基于滑模观测器的无传感技术，确定电机转子的位置角和/或转速，由于无需设置传感器检测采集电机传感器检测采集电机转子的位置角和/或转速，成本低，实现简单，且避免了由于传感器发生故障时，电机控制无法正常工作问题。
[0127]
在基于第一实施例的基础上提出的第二实施例中，请参考图6，图6为本发明的电机控制方法第二实施例的流程示意图。在该实施例中，步骤s32包括：
[0128]
步骤s321，根据所述电流观测误差确定滑模控制系数，其中，所述电流观测误差越大，所述滑模控制系数越大；
[0129]
步骤s322，根据所述滑模控制系数、所述电流观测误差以及预设滑模趋近律函数，确定所述电机的滑模控制矢量。
[0130]
需要说明的是，电流观测误差越大，表明电流观测值与定子电流相差越大，为缩小电流观测误差，以使得观测器的状态变量快速达到滑模面，使得电机控制系统趋于稳态，电流观测误差越大，滑模控制系数越大，基于滑模控制系数，电流观测误差以及预设滑模趋近律系数，确定滑模控制矢量，通过采用越大的滑模控制矢量以适应于电流观测误差进行调整，缩小电流观测误差，以使得观测器的状态变量快速达到滑模面，使得电机控制系统趋于稳态。
[0131]
示例性地，电机的滑模控制矢量的计算方式具体还可以是：
[0132][0133]
其中，a1、b1分别为两相静止坐标系下分别对应的滑模控制矢量，e
iα
，e
iβ
分别为两相静止坐标系下分别对应的电流观测误差，为滑模控制系数，其中，电流观测误差越大，所述滑模控制系数越大，电机的滑模控制矢量越大，通过采用越大的滑模控制矢量以适应于电流观测误差进行调整，缩小电流观测误差，以使得观测器的状态变量快速达到滑模面，使得电机控制系统趋于稳态。
[0134]
可选地，步骤s322包括：
[0135]
根据预设的滑模调整系数、所述滑模控制系数、所述电流观测误差以及预设滑模趋近律函数，确定所述电机的滑模控制矢量。
[0136]
示例性地，电机的滑模控制矢量的计算方式具体可以是：
[0137][0138]
其中，a1、b1分别为两相静止坐标系下分别对应的滑模控制矢量，e
iα
，e
iβ
分别为两相静止坐标系下分别对应的电流观测误差，为滑模控制系数，-αd、-αq为滑模调整系数，其中，电流观测误差越大，所述滑模控制系数越大，电机的滑模控制矢量越大，滑模调整系数可预先进行设置。
[0139]
可选地，滑模控制系数越大，电机的滑模控制矢量越大。
[0140]
在本实施例公开的技术方案中，根据电流观测误差确定滑模控制系数，电流观测误差越大，表明电流观测值与定子电流相差越大，为缩小电流观测误差，以使得观测器的状态变量快速达到滑模面，使得电机控制系统趋于稳态，电流观测误差越大，滑模控制系数越大，基于滑模控制系数，电流观测误差以及预设滑模趋近律系数，确定滑模控制矢量，通过采用越大的滑模控制矢量以适应于电流观测误差进行调整，缩小电流观测误差，以使得观测器的状态变量快速达到滑模面，使得电机控制系统趋于稳态。
[0141]
在基于上述任意一个实施例提出的第三实施例中，请参考图7，图7为本发明的电机控制方法第三实施例的流程示意图。在该实施例中，步骤s41包括：
[0142]
步骤s411，将所述滑模控制补偿值补偿至所述滑模控制矢量，得到目标滑模控制量；
[0143]
步骤s412，所述目标滑模控制量经低通滤波器处理后，得到两相静止坐标系下的反电动势矢量；
[0144]
步骤s413，根据所述反电动势矢量确定所述扩展反电动势观测值。
[0145]
需要说明的是，尽管改进的滑模观测算法添加积分环节缓解了系统的抖振现象，但状态变量的运动轨迹穿过滑模面的现象仍不可避免，估算出的反电势后会出现不连续现象，而且频率会很高，影响扩展反电势的估计效果。
[0146]
在本实施例中，利用低通滤波器原理获取连续的扩展反电动势估计值，也即：
[0147][0148]
式中，τ0为低通滤波器的时间常数。
[0149]
作为一种可选的实施方式，步骤s42包括：
[0150]
根据所述扩展反电动势观测值以及反正切函数确定所述电机转子的位置角；
[0151]
在低通滤波的过程中，高频的切换信号会被滤除，扩展反电动势的幅值将发生变化，为了获得转子位置角信息，通过反正切函数方法获得，请参考图8，图8为扩展反电动势与转子位置角关系图，即
[0152][0153]
获取所述低通滤波器的截止频率，并根据所述截止频率确定补偿角度值；
[0154]
根据所述位置角以及所述补偿角度值，确定所述电机转子的位置角，和/或，根据所述扩展反电动势观测值，确定所述电机转子的转速。
[0155]
需要说明的是，低通滤波处理后，扩展反电动势的相位也会出现延迟现象，较小的滤波截止频率对转子位置结果的估计影响较大，在实际应用中，可添加补偿角度值，用来弥补由于低通滤波器的延迟效应造成的位置角估计误差，即
[0156][0157]
式中，ωc为低通滤波器的截止频率。
[0158]
为了获得准确的转子转速信息，对上式进行微分求解，此时转子位置估计值的表
达式为：
[0159][0160]
可选地，步骤s42包括：
[0161]
将所述扩展反电动势观测值输入至基于pi算法的锁相环，得到所述电机转子的位置角和/或转速。
[0162]
需要说明的是，尽管在滑模观测算法中引入积分环节，可有效缓解系统的抖振，同样会造成系统的抖振，利用反正切除法获取转子位置信息势必会受到抖振的影响，而且位置估计误差会被放大。因此，为提高转子位置估计精度，设计基于pi算法的锁相环系统估计转子位置精度，请参考图9，图9为基于锁相环的观测器控制结构。
[0163]
令a＝(l
d-lq)(ωei
d-piq)+ωeφf，当位置角的估计值与实际值θe之间的误差
[0164]
在之内，可认为根据公式1.4可得：
[0165][0166][0167]
根据以上公式和锁相环图，可更新为如下控制结构图，请参考图10，图10为基于pi算法的锁相环控制结构图。
[0168]
根据上图获得到θe的传递函数
[0169][0170]
其中：ωn决定pi参数的带宽，根据控制理论知识可设计出锁相环的pi参数。
[0171]
示例性地，请参考图11，图11为改进的滑模观测器控制结构，改进的滑模观测器输入为u
α
，u
β
，v
α
，v
β
，输出的电流观测值并与电流实际值，也即定子电流i
α
，i
β
的误差构成滑模趋近律，经过低通滤波器获得根据反正切方法获得电机转子的位置角以及转速
[0172]
在本实施例公开的技术方案中，改进的滑模观测算法添加积分环节缓解了系统的抖振现象，但状态变量的运动轨迹穿过滑模面的现象仍不可避免，估算出的反电势后会出现不连续现象，且频率高，影响扩展反电势的估计效果，在本实施例中，利用低通滤波器原理获取连续的扩展反电动势估计值，以实现获取得到更加准确的扩展反电动势估计值，进而更加准确确定电机的位置角和/或转速。
[0173]
本发明还提出一种电机控制装置，所述电机控制装置包括：包括存储器、处理器以及存储在存储器里并可在处理器上运行的电机控制程序，电机控制程序被处理器执行时实现上述任一实施例中的电机控制方法的步骤。
[0174]
本发明还提出一种存储介质，该存储介质上存储有电机控制程序，所述电机控制程序被处理器执行时实现如以上任一实施例所述的电机控制方法的步骤。
[0175]
在本发明提供的电机控制装置和存储介质的实施例中，包含了上述电机控制方法各实施例的全部技术特征，说明书拓展和解释内容与上述电机控制方法的各实施例基本相同，在此不做再赘述。
[0176]
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
[0177]
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0178]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上的一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台移动终端(可以是手机，计算机，服务器，被控终端，或者网络设备等)执行本发明每个实施例的方法。
[0179]
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种电机控制方法，其特征在于，所述电机控制方法包括：获取电机定子的定子电压以及定子电流；将所述定子电压输入滑模观测器，得到定子电流观测值；根据所述定子电流观测值以及所述定子电流确定所述电机的滑模控制矢量以及所述电机的滑模控制补偿值；根据所述滑模控制矢量以及所述滑模控制补偿值，确定所述电机转子的位置角和/或转速；控制所述电机按照所述位置角和/或转速运行。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述定子电流观测值以及所述定子电流确定所述电机的滑模控制矢量以及所述电机的滑模控制补偿值的步骤包括：根据所述定子电流观测值以及所述定子电流之间的差值，确定定子的电流观测误差；根据所述电流观测误差以及预设滑模趋近律函数，确定所述电机的滑模控制矢量；基于所述预设滑模趋近律函数、所述电流观测误差以及预设误差累计时长，确定所述电机的滑模控制补偿值。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述电流观测误差以及预设滑模趋近律函数，确定所述电机的滑模控制矢量的步骤包括：根据所述电流观测误差确定滑模控制系数，其中，所述电流观测误差越大，所述滑模控制系数越大；根据所述滑模控制系数、所述电流观测误差以及预设滑模趋近律函数，确定所述电机的滑模控制矢量。4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述滑模控制矢量以及所述滑模控制补偿值，确定所述电机转子的位置角和/或转速的步骤包括：将所述滑模控制补偿值补偿至所述滑模控制矢量，得到扩展反电动势观测值；根据所述扩展反电动势观测值确定所述电机转子的位置角和/或转速。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将所述滑模控制补偿值补偿至所述滑模控制矢量，得到扩展反电动势观测值的步骤包括：将所述滑模控制补偿值补偿至所述滑模控制矢量，得到目标滑模控制量；所述目标滑模控制量经低通滤波器处理后，得到两相静止坐标系下的反电动势矢量；根据所述反电动势矢量确定所述扩展反电动势观测值。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述扩展反电动势观测值确定所述电机转子的位置角和/或转速的步骤包括：根据所述扩展反电动势观测值以及反正切函数确定所述电机转子的位置角；获取所述低通滤波器的截止频率，并根据所述截止频率确定补偿角度值；根据所述位置角以及所述补偿角度值，确定所述电机转子的位置角，和/或，根据所述扩展反电动势观测值，确定所述电机转子的转速。7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将所述滑模控制补偿值补偿至所述滑模控制矢量，得到扩展反电动势观测值的计算方式具体为：
其中，a1、b1分别为两相静止坐标系下分别对应的滑模控制矢量，a2、b2分别为两相静止坐标系下分别对应的滑模控制补偿值，v
α
，v
β
分别为扩展反电动势观测值，e
iα
，e
iβ
分别为两相静止坐标系下分别对应的电流观测误差。8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述扩展反电动势观测值确定所述电机转子的位置角和/或转速的步骤包括：将所述扩展反电动势观测值输入至基于pi算法的锁相环，得到所述电机转子的位置角和/或转速。9.一种电机控制装置，其特征在于，所述电机控制装置包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器里并可在所述处理器上运行的电机控制程序，所述电机控制程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-8任一项所述的电机控制方法的步骤。10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有电机控制程序，所述电机控制程序被处理器执行时实现如权利要求1-8任一项所述的电机控制方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种电机控制方法、装置及存储介质，该方法包括：获取电机定子的定子电压以及定子电流；将所述定子电压输入滑模观测器，得到定子电流观测值；根据所述定子电流观测值以及所述定子电流确定所述电机的滑模控制矢量以及所述电机的滑模控制补偿值；根据所述滑模控制矢量以及所述滑模控制补偿值，确定所述电机转子的位置角和/或转速；控制所述电机按照所述位置角和/或转速运行。本发明的方法通过采用基于滑模观测器的无传感技术，确定电机转子的位置角和/或转速，由于无需设置传感器检测采集电机传感器检测采集电机转子的位置角和/或转速，成本低，实现简单，且避免了由于传感器发生故障时，电机控制无法正常工作问题。问题。问题。


技术研发人员：肖红超
受保护的技术使用者：浙江吉利远程新能源商用车集团有限公司 浙江远程商用车研发有限公司
技术研发日：2023.05.17
技术公布日：2023/8/9