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抖动抑制方法及系统、计算机可读存储介质、车辆

文献发布时间:2024-04-18 20:02:40


抖动抑制方法及系统、计算机可读存储介质、车辆

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域,尤其涉及一种抖动抑制方法、计算机可读存储介质、抖动抑制系统和车辆。

背景技术

随着汽车工业的高速发展,新能源汽车的数量急剧上升,其中,电动汽车越来越受到人们青睐。

电动汽车的传动系统基本上属于刚性连接,由于传动系统共振、机械负载变化、车辆附着力变化等原因,导致电机转速存在抖动且抖动无法被阻断和吸收,并通过壳体、悬置等耦合到车身,影响驾驶的舒适性。

发明内容

有鉴于此,本申请实施例为解决背景技术中存在的至少一个问题而提供一种抖动抑制方法、计算机可读存储介质、抖动抑制系统和车辆,提升电机和电机所在设备的稳定性,且降低对电机抖动进行稳定操作的计算复杂度。

为达到上述目的,本申请的技术方案是这样实现的:

一方面,本申请实施例提供了一种抖动抑制方法。所述方法包括:获取电机和/或所述电机所在设备的抖动信号。判断在所述抖动信号的抖动振幅大于第一阈值的情况下,执行减震操作;所述第一阈值为所述电机所在设备抖动情况下的振幅。获取所述电机的运动参数及对应的预设值;所述运动参数表征所述电机的不同状态下的属性值,不同的所述运动参数对应不同的所述预设值。根据所述运动参数与对应的所述预设值的大小关系,确定调节控制所述电机的直轴电流的大小,以减缓所述电机和/或所述电机所在设备抖动。

在一些示例中,所述电机的运动参数包括:所述电机的转速值、驱动所述电机运作的母线电压、一个采样周期内的转速最大峰值、一个采样周期内的母线电压最小峰值、直轴电流值,和一个采样周期内的直轴电流绝对值的最大峰值中的一个或多个。所述预设值包括:转速平均值、母线电压平均值、转速参考值、母线电压参考值、直轴电流平均值和直轴电流参考值中的一个或多个。

在一些示例中,根据所述运动参数与对应的所述预设值的大小关系,确定调节控制所述电机的直轴电流的大小,包括:获取的所述运动参数包括所述电机的转速值,对应的所述预设值包括所述转速平均值。所述转速平均值为平滑的转速信号中对应当前时刻的所述转速的值。确定所述转速值与所述转速平均值中更大的一个为可参照的转速值。预设有查找表,所述查找表包括所述转速值和所述直轴电流的映射关系。查找预设的所述查找表中,对应所述可参照的转速值的所述直轴电流,并确定所述直轴电流的大小为当前的调节控制所述电机的目标直轴电流。

在一些示例中,根据所述运动参数与对应的所述预设值的大小关系,确定调节控制所述电机的直轴电流的大小,包括:获取的所述运动参数包括所述驱动所述电机运作的母线电压,对应的所述预设值包括所述母线电压平均值;所述母线电压平均值为平滑的母线电压信号中对应当前时刻的所述母线电压的值。确定所述驱动所述电机运作的母线电压和所述母线电压平均值中更小的一个为可参照的母线电压。预设有查找表,所述查找表包括所述母线电压和所述直轴电流的映射关系。查找预设的所述查找表中,所述可参照的母线电压对应的所述直轴电流,并确定所述直轴电流的大小为当前调节控制所述电机的目标直轴电流。

在一些示例中,根据所述运动参数与对应的所述预设值的大小关系,确定调节控制所述电机的直轴电流的大小,包括:获取的所述运动参数包括所述一个采样周期内的转速最大峰值,对应的所述预设值包括所述转速参考值;所述转速参考值为所述电机运作过程的相较于当前采样周期的前一个采样周期内的转速最大峰值。确定所述一个采样周期内的转速最大峰值和所述转速参考值中更大的一个为当前采样周期内可参照的转速值。预设有查找表,所述查找表包括所述转速值和所述直轴电流的映射关系。查找预设的所述查找表中,所述可参照的转速值对应的所述直轴电流,并确定所述直轴电流的大小为当前调节控制所述电机的目标直轴电流。

在一些示例中,根据所述运动参数与对应的所述预设值的大小关系,确定调节控制所述电机的直轴电流的大小,包括:获取的所述运动参数包括所述一个采样周期内的母线电压最小峰值,对应的所述预设值包括所述母线电压参考值;所述母线电压参考值为所述电机运作过程的相较于当前采样周期的前一个采样周期内的母线电压最小峰值。确定所述一个采样周期内的母线电压最小峰值和所述母线电压参考值中更小的一个为当前采样周期内可参照的母线电压。预设有查找表,所述查找表包括所述母线电压和所述直轴电流的映射关系。查找预设的所述查找表中,所述可参照的母线电压对应的所述直轴电流,并确定所述直轴电流的大小为当前调节控制所述电机的目标直轴电流。

在一些示例中,根据所述运动参数与对应的所述预设值的大小关系,确定调节控制所述电机的直轴电流的大小,包括:获取的所述运动参数包括所述直轴电流值,对应的所述预设值包括所述电机的当前转速所在采样周期内的所述直轴电流平均值。所述直轴电流平均值为平滑的直轴电流信号中对应当前时刻的所述直轴电流的值。预设有查找表,所述查找表包括转速和直轴电流的映射关系。获取预设的所述查找表中对应所述电机的当前转速的所述直轴电流值,及对应的所述直轴电流的平均值。确定所述直轴电流与所述直轴电流的平均值两者中绝对值更大的一个为更新后的所述直轴电流,并更新所述查找表;所述更新后的所述直轴电流为当前调节控制所述电机的目标直轴电流。

在一些示例中,根据所述运动参数与对应的所述预设值的大小关系,确定调节控制所述电机的直轴电流的大小,包括:获取的所述运动参数包括所述一个采样周期内的所述直轴电流绝对值的最大峰值,对应的所述预设值包括所述直轴电流参考值;所述直轴电流参考值为所述电机运作过程的相较于当前采样周期的前一个采样周期内的直轴电流绝对值的最大峰值。预设有查找表,所述查找表包括转速和直轴电流的映射关系。获取预设的所述查找表中对应所述电机的当前转速的所述一个采样周期内的所述直轴电流绝对值的最大峰值,及所述直轴电流参考值。确定所述一个采样周期内的所述直轴电流绝对值的最大峰值与所述直轴电流参考值中更大的一个为更新后的所述直轴电流,并更新所述查找表;所述更新后的所述直轴电流为当前调节控制所述电机的目标直轴电流。

在一些示例中,所述获取电机的抖动信号,包括:获取所述电机的转速信号。采用第一滤波器获取所述转速信号在一定频率范围内的所述抖动信号;所述频率范围为所述电机发出所述抖动信号情况下的频率范围;所述抖动信号包括所述电机转速抖动的频率和幅值。

在一些示例中,所述获取电机的抖动信号,还包括:采用第二滤波器过滤所述抖动信号,得到在所述频率范围内平滑的抖动幅值信号。

上述抖动抑制方法中,先判断电机和/或电机所在设备是否发生抖动,通过抖动信号的抖动振幅与第一阈值的比较,在抖动信号的抖动振幅大于第一阈值的情况下,确认电机发生持续抖动,降低偶然因素的影响,降低功耗,并针对电机和/或电机所在设备抖动采取减震操作。通过获取电机的不同的运动参数和对应的预设值,通过运动参数与对应的所述预设值的大小关系,确定调节控制所述电机的直轴电流的大小,能够降低电机和电机所在设备抖动的几率或减缓电机和电机所在设备抖动,并且,这个计算过程所涉及的参数和获取参数的方法简便且快速,能够实时调节控制电机的直轴电流,提高用户体验感。此外,相较于采用减震结构的方式,基于本申请的应用场景和方法,降低制造成本。

另一方面,本申请提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序;在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上述任一示例所述的抖动抑制方法。

本实施例达到的技术效果与上述任一示例提供的抖动抑制方法达到的技术效果相同,在此不再赘述。

又一方面,本申请提供了一种抖动抑制系统。所述抖动抑制系统包括:电机和电机控制器。电机用于在母线电压的控制下驱动所述电机所在设备运作。电机控制器与所述电机和/或所述电机所在设备耦接,用于获取所述电机的抖动信号;及用于在所述抖动信号的抖动振幅大于第一阈值的情况下,根据获取的所述电机的运动参数与对应的所述预设值的大小关系,确定调节控制所述电机的直轴电流的大小;及用于基于所述目标直轴电流调节所述电机所在磁场的大小,以减缓所述电机和所述电机所在设备的抖动。其中,所述运动参数表征所述电机的不同状态下的属性值,不同的所述运动参数对应不同的所述预设值。

在一些示例中,所述电机控制器包括:传感器单元、滤波单元、计算单元和输出单元。传感器单元与所述电机耦接,用于采集所述电机的转速信号。滤波单元与所述传感器单元耦接,用于将所述转速信号滤波后,得到处于第一频率范围内的所述抖动信号。计算单元与所述滤波单元耦接,接收所述抖动信号;所述计算单元用于判断所述抖动信号的抖动振幅与第一阈值的大小关系,及用于在所述抖动振幅大于所述第一阈值的情况下,根据获取的所述电机的运动参数与对应的所述预设值的大小关系,确定调节控制所述电机的目标直轴电流的大小。输出单元与所述计算单元和所述电机耦接,用于传输所述目标直轴电流至所述电机,调节所述电机在所述目标直轴电流作用下的状态,以减缓所述电机和所述电机所在设备的抖动。

在一些示例中,所述滤波单元包括第一滤波器。第一滤波器用于过滤所述转速信号得到处于第一频率范围内的所述抖动信号。

在一些示例中,所述滤波单元还包括第二滤波器。第二滤波器用于对所述抖动信号进行二次滤波处理,得到处于第一频率范围内的平滑的所述抖动幅值信号。

本实施例达到的技术效果与上述任一示例提供的抖动抑制方法达到的技术效果相同,在此不再赘述。

再一方面,本申请提供了一种车辆。所述车辆包括如上述任一示例提供的抖动抑制系统和传动系统。传动系统用于在所述抖动抑制系统的驱动下运动,减缓所述车辆的抖动。

本实施例达到的技术效果与上述任一示例提供的抖动抑制系统达到的技术效果相同,在此不再赘述。并且,基于电机的减缓抖动的效果能够减缓车辆震动,提高车辆使用过程中的用户体验感。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本申请的实践了解到。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的电机的一种剖视示意图;

图2为本申请一实施例提供的抖动抑制方法的一种流程示意图;

图3为本申请一实施例提供的抖动抑制方法的另一种流程示意图;

图4为本申请一实施例提供的抖动抑制方法的一种流程示意图一;

图5为本申请一实施例提供的基于对电机转速的采样周期内转速平均值、转速最大峰值的取值的一种示意图;

图6为本申请一实施例提供的抖动抑制方法的一种流程示意图二;

图7为本申请一实施例提供的基于对电机母线电压的采样周期内母线电压平均值、母线电压最小峰值的取值的一种示意图;

图8为本申请一实施例提供的抖动抑制方法的一种流程示意图三;

图9为本申请一实施例提供的抖动抑制方法的一种流程示意图四;

图10为本申请一实施例提供的抖动抑制方法的一种流程示意图五;

图11为本申请一实施例提供的基于对控制电机的直轴电流的采样周期内直轴电流平均值、直轴电流绝对值最大峰值的取值的一种示意图;

图12为本申请一实施例提供的抖动抑制方法的一种流程示意图六;

图13为本申请一实施例提供的抖动抑制系统的一种结构示意图;

图14为本申请一实施例提供的抖动抑制系统的另一种结构示意图;

图15为本申请一实施例提供的抖动抑制系统的又一种结构示意图;

图16为本申请一实施例提供的车辆的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本申请的示例性实施方式,然而应当理解,可以以各种形式实现本申请,而不应被这里阐述的具体实施方式所限制。相反,提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本申请,并且能够将本申请公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在下文的描述中,给出了大量具体的细节以便提供对本申请更为彻底的理解。然而,对于本领域技术人员而言显而易见的是,本申请可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中,为了避免与本申请发生混淆,对于本领域公知的一些技术特征未进行描述;即,这里不描述实际实施例的全部特征,不详细描述公知的功能和结构。

在附图中,为了清楚,层、区、元件的尺寸以及其相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白,当元件或层被称为“连接到”或“耦接到”其它元件或层时,其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层,或者可以存在居间的元件或层。应当明白,尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分,这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此,在不脱离本申请教导之下,下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。而当讨论的第二元件、部件、区、层或部分时,并不表明本申请必然存在第一元件、部件、区、层或部分。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本申请的限制。在此使用时,单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式,除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”,当在该说明书中使用时,确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在,但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时,术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本申请,将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构,以便阐释本申请的技术方案。本申请的较佳实施例详细描述如下,然而除了这些详细描述外,本申请还可以具有其他实施方式。

随着新能源汽车的普及,永磁同步电机因其功率密度大、体积小、控制精度高等优点被广泛应用于新能源汽车中,尤其是电动汽车中。由于电动汽车的电机与车轮之间没有如传统内燃机车上的扭转阻尼减振器,所以传动系统上的抖动无法被阻断和吸收,同时抖动通过壳体、悬置等耦合到车身。并且,电动汽车在行驶过程中,由于传动系统共振、机械负载变化、车辆附着力变化等原因,导致电机转速存在低频抖动(这种抖动与车辆的固有频率相关)。

可以理解的是,固有频率是指结构系统在受到外界激励产生运动时,将按特定频率发生自然振动,这个特定的频率被称为结构的固有频率,通常一个结构有很多个固有频率。固有频率与外界激励没有关系,是结构的一种固有属性。不管外界有没有对结构进行激励,结构的固有频率都是存在的,只是当外界有激励时,结构是按固有频率产生振动响应的。因此,影响固有频率的只有质量和刚度,而其他任何因素,最终影响的也是这两个因数。

示例性地,电动汽车的传动系统与传统汽车的传动系统结构不同。电动汽车没有离合器以及传统的变速箱,只有一个减速器,电动汽车的传动系统基本上属于刚性连接,齿轮间存在较大间隙,并且牵引电机本身的转动惯量也较小。电动汽车行驶起步、滑行或者在一定行驶速度区间时,由于上述特性,电动汽车的电机扭矩瞬间跳变,发生大范围变化,导致传动系统的弹性形变;或者,电机转动过程中电机内部传动机构的齿轮碰撞,也会触发电机转速周期的抖动,车辆会出现抖动,影响驾驶的舒适性。

例如,上述抖动通常发生在某一特定的低频频率范围段,抖动频率与整车的机械特性相关。可根据电机转速的抖动分量体现。

基于此,结合车辆电机控制中扭矩和转速的抖动会导致弱磁电流抖动,进而影响弱磁控制稳定性,甚至可能导致控制器失控的情况,如何调节弱磁电流来减缓电机抖动,提高电机和电机所在设备的稳定性是一个重要发展趋势。

为此,本申请实施例提供了一种抖动抑制方法、计算机可读存储介质、抖动抑制系统和车辆,能够通过调节弱磁电流来减缓电机抖动,提高电机和电机所在设备的稳定性。

可以理解的是,本申请实施例提供的电机以永磁同步电机100(如图1所示)为例进行说明,并不限制电机的种类,适用抖动抑制方法的原理即可。例如,如图1所示,永磁同步电机100由定子101、转子102和端盖等部件构成。定子由叠片叠压而成以减少电动机运行时产生的铁耗,其中装有三相交流绕组,称作电枢。转子102可以制成实心的形式,也可以由叠片压制而成,其上装有永磁体材料。根据电机100的转子102上永磁材料所处位置的不同,永磁同步电机可以分为突出式与内置式两种结构形式,本申请对电机结构不做具体限定。示例的,如图1所示的电机100为突出式电机。

在一些实施例中,如图2~图12所示,本申请实施例提供了一种抖动抑制方法S100~S400。

S100:获取电机100或电机100所在设备的抖动信号。例如,抖动信号包括电机100或电机所在设备抖动的频率和幅值。

在一些示例中,如图2所示,S100包括S110和S120。

S110:获取电机100的转速信号。示例的,抖动信号(例如转速信号)包括电机100的转速抖动的频率和幅值。

示例的,车用电机100采用旋转变压器。电机100转速信号由旋转变压器采集并由电机控制器解码处理等操作得到。

S120:采用第一滤波器获取转速信号在一定频率范围内的抖动信号。频率范围为电机100发出抖动信号情况下的频率范围。

通过从转速信号中滤波出一定频率范围内的抖动信号后,可以通过抖动信号的属性判断电机100是否发生实际的抖动,以便于确定后续示例提供的减震操作是否执行。

示例的,第一滤波器包括带通滤波器。带通滤波器的通带的频率范围为电机100发出抖动信号情况下的频率范围,以获取一定频率范围内的抖动信号。例如,在获取了电机的转速信号后,通过带通滤波直接将电机转速信号中的转速抖动分量(即抖动信号)提取出来。抖动信号包括频率,振幅和相位信息。通过带通滤波可同时排除掉转速信息中的高频误差以及低频误差,并获得具有波动信息的抖动信号。例如,第一滤波器过滤出频率在3Hz~12Hz的抖动信号。

需要说明的是,带通滤波的带宽根据电机抖动的频率的数值确定。将带通滤波的中心频率设置为电机抖动频率,可使滤波后的波形为稳定在抖动频率上下波动的电机转速抖动分量。例如,将电机抖动频率设置为带通滤波装置的中心频率;将采集的电机转速信号传递至上述带通滤波装置中滤波获得转速抖动分量。以电机抖动频率作为带通滤波装置的中心频率,可在排除干扰的同时获得全面的转速抖动分量。这里的电机抖动频率为电机制成后就固定的频率值,主要与电机的自身特性以及传动结构有关。

在一些示例中,如图2所示,S100还包括S130:采用第二滤波器过滤抖动信号,得到在频率范围内平滑的抖动幅值信号。

示例的,第二滤波器包括低通滤波器。

由于带通滤波后得到的波动信号不一定稳定在零值附近,带通滤波后的波动信息还可能会包括部分的电机恒定转速部分,以及电机的转速线性变换部分。因此,采用低通滤波器,将带通滤波后的波动信息稳定在零值上下波动,此时的波动信息即为滤波处理后的抖动分量。基于校准后的转速抖动分量进行减震操作,有利于提高防抖效果。

可以理解的是,在采用第一滤波器和第二滤波器的情况下,可以在第一滤波器滤波后的信号不取绝对值,在第二滤波器进行滤波后取绝对值;或者,可以在第一滤波器滤波后的信号取绝对值,在第二滤波器对取绝对值后的信号进行滤波。

此外,当电机100转速越大时,电机100的恒定转速部分对抖动分量的影响越大,在电机100转速较小时,由于电机100恒定转速部分的干扰较小,可直接基于带通滤波器后的波动信息计算,省去低通滤波器,简化计算的步骤。

S200:判断在抖动信号的抖动振幅大于第一阈值的情况下,执行减震操作。第一阈值为电机所在设备抖动情况下的振幅。

可以理解的是,抖动信号的抖动振幅越大,表征电机的抖动程度越大。在电机抖动程度达到一定程度的情况下,会体现在电机所在设备上,使得所在设备发生抖动。基于此,“第一阈值”是指“抖动”体现在电机所在设备上的情况下,电机的抖动振幅值。

以及,考虑到不同电机100型号或结构可以应用在不同设备(例如不同结构的车辆)上,能够使得不同设备表现出“抖动”时的电机转速振幅值不同,此处对第一阈值不做具体数值限定,可根据电机的不同应用场景设置。

这样,在抖动信号的抖动振幅大于第一阈值的情况下,需要对电机所在设备进行减缓抖动的操作,以提高电机所在设备的使用舒适度。

在需要执行减震操作的情况下,执行后续示例提供的方法(例如S300和S400);若不需要执行减震操作,上述S200的步骤能够降低因检测误差进行减震操作的功耗,提高电机抖动抑制方法的应用性能。

S300:如图3所示,获取电机100的运动参数及对应的预设值。运动参数表征电机的不同状态下的属性值,不同的运动参数对应不同的预设值。

在一些示例中,电机100的运动参数包括:转速值Speed、驱动电机100运作的母线电压Vdc、一个采样周期内的转速最大峰值Speed_max、一个采样周期内的母线电压最小峰值Vdc_min、直轴电流值Id,和一个采样周期内的直轴电流绝对值的最大峰值Id_max中的一个或多个;

预设值包括:转速平均值Speed_avg、母线电压平均值Vdc_avg、转速参考值Speed_ref、母线电压参考值Vdc_ref、直轴电流平均值Id_avg和直轴电流参考值Id_ref中的一个或多个。

例如,后续实施例中采用的运动参数包括电机的转速值Speed,对应的预设值包括转速平均值Speed_avg。或者,运动参数包括驱动电机100运作的母线电压Vdc。对应的预设值包括母线电压平均值Vdc_avg。又或者,运动参数包括一个采样周期内的转速最大峰值Speed_max,对应的预设值包括转速参考值Speed_ref。又或者,运动参数包括所述一个采样周期内的母线电压最小峰值Vdc_min,对应的预设值包括母线电压参考值Vdc_ref。又或者,运动参数包括直轴电流值Id,对应的预设值包括电机的当前转速所在采样周期内的直轴电流的平均值Id_avg。又或者,运动参数包括一个采样周期内的直轴电流绝对值的最大峰值Id_max,对应的预设值包括直轴电流参考值Id_ref。

需要说明的是,上述提到的多个预设值,可以通过预先计算设置在查找表中,也可以在后续示例中基于获取的运动参数再进行计算,确定对应运动参数的预设值。具体方法可根据实际需求设置。

S400:如图3所示,根据运动参数与对应的预设值的大小关系,确定调节控制电机的直轴电流的大小,以减缓电机100抖动。

基于上述运动参数的多个类别,以及对应运动参数的预设值,可以通过不同的运动参数和预设值来确定用于调节控制电机的直流电流的大小。以下示例通过六种示例来确定调节控制电机100的直流电流Id。

示例一,如图4所示,S400包括S410和S411。

利用S300获取的运动参数包括电机的转速值Speed,对应的预设值包括转速平均值Speed_avg。如图5所示,转速平均值Speed_avg为平滑的转速信号中对应当前时刻的转速Speed的值。S410:确定电机100的转速值Speed与转速平均值Speed_avg中更大的一个为当前可参照的转速值。

预设有查找表,查找表包括转速值Speed和直轴电流Id的映射关系。

示例的,查找表包含电机100的多个参数的映射关系,例如母线电压Vdc、转速值Speed、扭矩分别与直轴电流Id、交轴电流Iq的映射关系。本示例提供的方法利用了转速值Speed和直轴电流Id的映射关系。

S411:查找预设的查找表中,对应可参照的转速值的直轴电流,并确定直轴电流的大小为当前的调节控制电机的目标直轴电流。

可以理解的是,电机100的转速越大,在惯性下发生抖动的程度越大。

这样,上述确定电机100的转速值Speed与转速平均值Speed_avg中更大的一个为当前可参照的转速值,能够在采用所依据的最大值转速以下的电机转速值对应的直轴电流Id控制电机100的情况下,降低电机100发生抖动的几率和抖动程度。

示例二,如图6所示,S400包括S420和S421。

利用S300获取的运动参数包括驱动所述电机运作的母线电压Vdc,对应的预设值包括母线电压平均值Vdc_avg。如图7所示,母线电压平均值Vdc_avg为平滑的母线电压信号中对应当前时刻的所述母线电压Vdc的值。S420:确定驱动电机100运作的母线电压Vdc和母线电压平均值Vdc_avg中更小的一个为当前可参照的母线电压。

预设有查找表。查找表包括母线电压Vdc和直轴电流Id的映射关系。

示例的,查找表包含电机100的多个参数的映射关系,例如母线电压Vdc、转速值Speed、扭矩分别与直轴电流Id、交轴电流Iq的映射关系。本示例提供的方法利用了母线电压Vdc和直轴电流Id的映射关系。

S421:查找预设的查找表中,可参照的母线电压对应的直轴电流Id,并确定直轴电流Id的大小为当前调节控制电机100的目标直轴电流Id。

可以理解的是,电机100的母线电压Vdc的越大,磁场作用和电机转速Speed越大,电机发生抖动的程度越大。其中,如图7所示,母线电压Vdc的数值恒定阶段,电机100在磁场作用和惯性作用下的转速Speed是一个连续的正弦波动。母线电压Vdc的数值先逐渐下降,再逐渐恢复的阶段,电机100在磁场作用和惯性作用下的转速Speed可以表现为较平稳的数值。因此,母线电压Vdc最小时,电机100的抖动程度越明显。

这样,上述可参照的母线电压对应的直轴电流Id,并确定直轴电流Id的大小为当前调节控制电机100的目标直轴电流Id,能够在采用大于或等于所依据的最小母线电压Vdc对应的直轴电流Id驱动电机100的情况下,降低电机100发生抖动的几率和抖动程度。

示例三,如图8所示,S400包括S430~S432。

S430:预设查找表,查找表包括转速值Speed和直轴电流Id的映射关系。

示例的,查找表包含电机100的多个参数的映射关系,例如母线电压Vdc、转速值Speed、扭矩分别与直轴电流Id、交轴电流Iq的映射关系。本示例提供的方法利用了转速值Speed和直轴电流Id的映射关系。

利用S300获取的运动参数包括一个采样周期内的转速最大峰值Speed_max,可确定其对应的预设值包括转速参考值Speed_ref。如图5所示,转速参考值Speed_ref为电机运作过程的相较于当前采样周期的前一个采样周期内的转速最大峰值(图5中示例出相邻的两个采样周期)。S431:确定一个采样周期内的转速最大峰值Speed_max和转速参考值Speed_ref中更大的一个为当前采样周期内可参照的转速值。

S432:查找预设的查找表中,对应可参照的转速值的直轴电流Id,并确定直轴电流Id的大小为当前调节控制电机100的目标直轴电流。

可以理解的是,电机100的转速越大,在惯性下发生抖动的程度越大。“采样周期”的大小是根据电机100的运动状态和时长确定的可采集数据的周期,以便于均匀的获取电机100的运动数据。示例的,相邻的两个采样周期中,前一个采样周期内的转速最大峰值可作为后一个采样周期的转速参考值。这样,例如,在前一个采样周期经过“是否执行减震操作”的判断后,没有执行减震操作,继续后一个采样周期的数据采集的情况下,即基于前一个采样周期内的转速最大峰值Speed_max(即转速参考值Speed_ref)的运动情况并没有产生电机100抖动问题或抖动可忽略。因此,将后一个采样周期内的转速最大峰值Speed_max和转速参考值Speed_ref进行比较,若后一个采样周期内的转速最大峰值Speed_max大于转速参考值Speed_ref,则可能存在电机100抖动问题,需要进行减震操作。又例如,由于后一个采样周期内的转速最大峰值Speed_max大于前一个采样周期内的转速最大峰值Speed_max(即转速参考值Speed_ref),相邻两个采样周期表征出的电机100转速Speed发生明显变化(转速增长明显),容易导致店家100抖动,因此,需要采取减震操作。

从而,上述确定一个采样周期内的转速最大峰值Speed_max和转速参考值Speed_ref中更大的一个为当前可参照的转速值,能够在采用小于所依据的最大值转速对应的直轴电流Id驱动电机100的情况下,表征在电机100相邻采样周期内的转速稳定性提高,降低电机100发生抖动的几率和抖动程度。

示例四,如图9所示,S400包括S440和S441。

利用S300获取的运动参数包括所述一个采样周期内的母线电压最小峰值Vdc_min,并获取的对应的预设值包括母线电压参考值Vdc_ref;母线电压参考值Vdc_ref为所述电机100运作过程的相较于当前采样周期的前一个采样周期内的母线电压最小峰值Vdc_min。S440:确定一个采样周期内的母线电压最小峰值Vdc_min和母线电压参考值Vdc_ref中更小的一个为当前采样周期内可参照的母线电压。

预设查找表,查找表包括母线电压Vdc和直轴电流Id的映射关系。

示例的,查找表包含电机100的多个参数的映射关系,例如母线电压Vdc、转速值Speed、扭矩分别与直轴电流Id、交轴电流Iq的映射关系。本示例提供的方法利用了母线电压Vdc和直轴电流Id的映射关系。

S441:查找预设的查找表中,可参照的母线电压对应的直轴电流Id,并确定直轴电流Id的大小为当前调节控制电机100的目标直轴电流。

可以理解的是,电机100的母线电压Vdc的越大,磁场作用和电机转速Speed越大,电机发生抖动的程度越大。其中,如图5和图7所示,母线电压Vdc的数值恒定阶段,电机100在磁场作用和惯性作用下的转速Speed是一个在指定值范围存在上下波动的连续曲线。母线电压Vdc的数值先逐渐下降,再逐渐恢复的阶段,电机100在磁场作用和惯性作用下的转速Speed可以表现为较平稳的数值。因此,母线电压Vdc最小时,电机100的抖动程度越明显。

“采样周期”的大小是根据电机100的运动状态和时长确定的可采集数据的周期,以便于均匀的获取电机100的运动数据。示例的,相邻的两个采样周期中,前一个采样周期内的母线电压最小峰值Vdc_min作为后一个采样周期的母线电压参考值Vdc_ref。

这样,在前一个采样周期经过“是否执行减震操作”的判断后,没有执行减震操作,继续后一个采样周期的数据采集的情况下,即基于前一个采样周期内的母线电压最小峰值Vdc_min(即母线电压参考值Vdc_ref)的电机100运动情况并没有产生抖动问题或抖动可忽略。因此,将后一个采样周期内的母线电压最小峰值Vdc_min和母线电压参考值Vdc_ref进行比较,若后一个采样周期内的母线电压最小峰值Vdc_min小于母线电压参考值Vdc_ref,则可能存在电机100抖动问题,需要进行减震操作。

这样,上述可参照的母线电压Vdc对应的直轴电流Id,并确定直轴电流Id的大小为当前调节控制电机100的直轴电流Id,能够在采用大于或等于所依据的最小母线电压Vdc对应的直轴电流Id驱动电机100的情况下,降低电机100发生抖动的几率和抖动程度。

需要说明的是,上述四种示例应用于查找表操作之前,后续两种示例应用于查找表操作之后,本申请提供的电机抖动抑制方法可以包括示例一~示例4中的任意一种,和/或,示例五或示例六。这样,能够在进一步降低的资源使用和延迟的同时得到更加稳定的弱磁电流,进一步提高电机100控制稳定性。

示例五,如图10所示,S400包括S450和S451。

利用S300获取的运动参数包括直轴电流值Id,对应的预设值包括电机的当前转速所在采样周期内的直轴电流的平均值Id_avg。直轴电流平均值Id_avg为当前转速Speed对应该转速Speed所在采样周期内的平滑的直轴电流Id值。

预设查找表,查找表包括转速Speed和直轴电流Id的映射关系。

示例的,查找表包含电机100的多个参数的映射关系,例如母线电压Vdc、转速值Speed、扭矩分别与直轴电流Id、交轴电流Iq的映射关系。本示例提供的方法利用了转速Speed和直轴电流Id的映射关系。

S450:获取预设的查找表中对应电机的当前转速的直轴电流值Id,及对应的直轴电流平均值Id_avg。如图11所示,直轴电流平均值Id_avg为平滑的直轴电流信号中对应当前时刻的直轴电流Id的值;

S451:确定直轴电流Id与直轴电流平均值Id_avg两者中绝对值更大的一个为更新后的直轴电流Id,并更新查找表。更新后的直轴电流Id为当前调节控制电机100的目标直轴电流。

可以理解的是,电机100的直轴电流Id的大小,在驱动电机100运动的磁场中表征为调节磁场力的大小。例如,直轴电流Id能够在电机100因磁场不稳发生频繁变化的情况下,增强磁场或减弱磁场,以调节电机100的转速,降低电机100抖动的几率。

本示例先从查找表中获取对应电机100的当前转速Speed的直轴电流Id。考虑到直轴电流Id是波动的(表征在图像上为不平滑的,存在毛刺和幅度变化的曲线,本示例未示出),基于表征为平滑的直轴电流平均值Id_avg,通过判断直轴电流Id与直轴电流平均值Id_avg两者中绝对值更大的一个为更新后的直轴电流Id,确定一个稳定的直轴电流Id,且这个直轴电流Id能够调节电机100的转速,降低电机100抖动的几率。

示例六,如图12所示,S400包括S460和S461。

利用S300获取的运动参数包括一个采样周期内的直轴电流绝对值的最大峰值Id_max,对应的预设值包括直轴电流参考值Id_ref。如图11所示,直轴电流参考值Id_ref为电机100运作过程的相较于当前采样周期的前一个采样周期内的直轴电流绝对值的最大峰值Id_max。

预设查找表,查找表包括转速Speed和直轴电流Id的映射关系。

示例的,查找表包含电机100的多个参数的映射关系,例如母线电压Vdc、转速值Speed、扭矩分别与直轴电流Id、交轴电流Iq的映射关系。本示例提供的方法利用了转速Speed和直轴电流Id的映射关系。

S460:获取预设的查找表中对应电机100的当前转速的一个采样周期内的直轴电流Id绝对值的最大峰值Id_max,及直轴电流参考值Id_ref。

S461:确定一个采样周期内的直轴电流绝对值的最大峰值Id_max与直轴电流参考值Id_ref中更大的一个为更新后的直轴电流Id,并更新查找表。更新后的直轴电流Id为当前调节控制电机100的目标直轴电流。

可以理解的是,电机100的直轴电流Id的大小,在驱动电机100运动的磁场中表征为调节磁场力的大小。例如,直轴电流Id能够在电机100因磁场不稳发生频繁变化的情况下,增强磁场或减弱磁场,以调节电机100的转速,降低电机100抖动的几率。

“采样周期”的大小是根据电机100的运动状态和时长确定的可采集数据的周期,以便于均匀的获取电机100的运动数据。示例的,相邻的两个采样周期中,前一个采样周期内的直轴电流Id绝对值的最大峰值Id_max作为后一个采样周期的直轴电流参考值Id_ref。

本示例先从查找表中获取对应电机100的当前转速Speed的直轴电流Id。确定一个采样周期内的直轴电流绝对值的最大峰值Id_max与直轴电流参考值Id_ref中更大的一个为更新后的直轴电流Id,提高直轴电流Id对电机100所在磁场的调节力度。并且,降低相邻采样周期之间的直轴电流Id的差值,提高电机100在稳定的磁场中的运动的稳定性,降低电机100发生抖动的几率和抖动程度。

上述抖动抑制方法中,先判断电机100和/或电机100所在设备是否发生抖动,通过抖动信号的抖动振幅与第一阈值的比较,在抖动信号的抖动振幅大于第一阈值的情况下,确认电机100发生持续抖动,降低偶然因素的影响,降低功耗,并针对电机100和/或电机100所在设备抖动采取减震操作。通过获取电机100的不同的运动参数和对应的预设值,通过运动参数与对应的预设值的大小关系,确定调节控制所述电机的直轴电流的大小,能够降低电机100和电机100所在设备抖动的几率,以及减缓电机100和电机100所在设备抖动,并且,这个计算过程所涉及的参数(利于运动参数和预设值)和获取参数的方法简便且快速,能够实时调节控制电机100的直轴电流Id,提高用户体验感。此外,相较于采用减震结构的方式,基于本申请的应用场景和方法,能够降低制造成本。

在一些实施例中,本申请提供一种计算机可读存储介质。计算机可读存储介质包括存储的计算机程序;在计算机程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备200执行如上述任一示例提供的抖动抑制方法S100~S400。

由于本申请的各示例可以以软件实现,所以本申请可以实施为用于在任何合适的载体介质上提供到可编程装置的计算机可读代码。有形载体介质可以包括存储介质,诸如软盘、CD-ROM、硬盘驱动器、磁带设备或固态存储器设备等。以及,计算机可读存储介质可以应用于任何使用电机100的设备中。例如,设备包括车辆、机器人、机械手等设备。

在一些实施例中,如图13所示,本申请提供一种抖动抑制系统200。电机抖动抑制系统200包括电机100和电机控制器210。

电机100用于在母线电压Vdc的控制下驱动电机所在设备运作。示例的,电机100包括永磁同步电机。电机100所在设备包括车辆。

电机控制器210与电机100耦接,用于获取电机100和/或电机100所在设备的抖动信号;及用于在抖动信号的抖动振幅大于第一阈值的情况下,根据获取的电机100的运动参数及对应的预设值的大小关系,确定调节控制电机100的直轴电流Id的大小;及用于基于目标直轴电流调节电机100所在磁场的大小,以减缓电机100和电机100所在设备的抖动。其中,运动参数表征电机100的不同状态下的属性值,不同的运动参数对应不同的预设值。

在一些示例中,电机100的运动参数包括:转速值Speed、驱动电机100运作的母线电压Vdc、一个采样周期内的转速最大峰值Speed_max、一个采样周期内的母线电压最小峰值Vdc_min、直轴电流值Id,和一个采样周期内的直轴电流绝对值的最大峰值Id_max中的一个或多个;

预设值包括:转速平均值Speed_avg、母线电压平均值Vdc_avg、转速参考值Speed_ref、母线电压参考值Vdc_ref、直轴电流平均值Id_avg和直轴电流参考值Id_ref中的一个或多个。

例如,上述实施例中采用的运动参数包括电机的转速值Speed,对应的预设值包括转速平均值Speed_avg。或者,运动参数包括驱动电机100运作的母线电压Vdc。对应的预设值包括母线电压平均值Vdc_avg。又或者,运动参数包括一个采样周期内的转速最大峰值Speed_max,对应的预设值包括转速参考值Speed_ref。又或者,运动参数包括所述一个采样周期内的母线电压最小峰值Vdc_min,对应的预设值包括母线电压参考值Vdc_ref。又或者,运动参数包括直轴电流值Id,对应的预设值包括电机的当前转速所在采样周期内的直轴电流的平均值Id_avg。又或者,运动参数包括一个采样周期内的直轴电流绝对值的最大峰值Id_max,对应的预设值包括直轴电流参考值Id_ref。具体的抖动抑制方法可参见上述示例,在此不再赘述。

需要说明的是,上述提到的多个预设值,可以通过预先计算设置在查找表中,也可以在后续示例中基于获取的运动参数再进行计算,确定对应运动参数的预设值。具体方法可根据实际需求设置。

在一些示例中,如图14所示,电机控制器210包括:传感器单元211、滤波单元212、计算单元213和输出单元214。

传感器单元211与电机100耦接,用于采集电机100的转速信号。

滤波单元212与传感器单元211耦接,用于将转速信号滤波后,得到处于第一频率范围内的抖动信号。

计算单元213与滤波单元212耦接,接收抖动信号。计算单元213用于判断抖动信号的抖动振幅与第一阈值的大小关系,及用于在抖动振幅大于第一阈值的情况下,根据获取的电机100的运动参数与对应的预设值的大小关系,确定调节控制电机100的目标直轴电流的大小。

输出单元314与计算单元313和电机100耦接,用于传输目标直轴电流至电机100,调节电机100在目标直轴电流作用下的状态,以减缓电机100和电机100所在设备的抖动。

在一些示例中,如图15所示,滤波单元212包括第一滤波器,第一滤波器用于过滤转速信号得到处于第一频率范围内的抖动信号。

示例的,第一滤波器包括带通滤波器。带通滤波器的通带的频率范围为电机100发出抖动信号情况下的频率范围,以获取第一频率范围内的抖动信号。例如,第一频率范围包括3Hz~12Hz。

需要说明的是,为了便于后续示例基于抖动信号的转速的峰值和转速进行比较,此处获取的抖动信号可以为取绝对值操作后的信号。

在一些示例中,请继续参阅图15,滤波单元212还包括第二滤波器,第二滤波器用于对抖动信号进行二次滤波处理,得到处于第一频率范围内的平滑的抖动幅值信号。

示例的,第二滤波器包括低通滤波器。

由于带通滤波后得到的波动信号不一定稳定在零值附近,带通滤波后的波动信息还可能会包括部分的电机恒定转速部分,以及电机的转速线性变换部分。因此,采用低通滤波器,将带通滤波后的波动信息稳定在零值上下波动,此时的波动信息即为校准后的抖动分量。基于校准后的转速抖动分量进行减震操作,有利于提高防抖效果。这样,低通滤波器用于将采样过程的频谱干扰(例如带通滤波器获取的第一频率范围内的抖动信号的噪声)去除,通过获取平滑的抖动信号,提高基于抖动信号进行减震操作是否执行的判断精度。

可以理解的是,在采用第一滤波器和第二滤波器的情况下,可以在第一滤波器滤波后的信号不取绝对值,在第二滤波器进行滤波后取绝对值;或者,可以在第一滤波器滤波后的信号取绝对值,在第二滤波器对取绝对值后的信号进行滤波。

此外,当电机转速越大时,电机的恒定转速部分对抖动分量的影响越大,在电机转速较小时,由于电机恒定转速部分的干扰较小,可直接基于带通滤波后的波动信息计算,省去低通滤波器,简化计算的步骤。

在本实施例中,该抖动抑制系统200是以多个单元连接的形式来呈现。这里的“单元”可以指特定应用集成电路(application-specificintegratedcircuit,ASIC),执行一个或多个软件或固件程序的处理器和存储器,集成逻辑电路,和/或其他可以提供上述功能的器件。上述所揭露的系统可以通过其它的方式实现。例如,该单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如,多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。所显示或讨论的相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。

在一些实施例中,如图16所示,本申请提供一种车辆300。车辆300包括如上述任一示例提供的抖动抑制系统200和传动系统310。传动系统410用于在抖动抑制系统200的驱动下运动,减缓车辆300的抖动。

需要说明的是,本申请提供的抖动抑制系统200实施例与电机抖动抑制方法实施例属于同一构思;各实施例所记载的技术方案中各技术特征之间,在不冲突的情况下,可以任意组合。但需要进一步说明的是,本申请实施例提供的抖动抑制方法,其各技术特征组合已经可以解决本申请所要解决的技术问题;因而,本申请实施例所提供的计算机可读存储介质、抖动抑制系统和车辆可以不受本申请实施例提供的抖动抑制方法的限制,任何能够执行本申请实施例所提供的抖动抑制方法的设备均在本申请保护的范围之内。

以上所述,仅为本申请的较佳实施例而已,并非用于限定本申请的保护范围,凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

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