本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种基于驻点标定的pr抑抖方法。
背景技术：
随着电池电驱技术的不断进步，加上国家对于新能源汽车的大力扶持，新能源汽车现在的市场普及率已经越来越高；且随着现在国家电网并网的日益完善，以及自动驾驶技术的飞速发展，新能源汽车必将是未来人类出行的热门交通工具。作为新能源汽车的核心部分：车用驱动电机技术是能否造好一辆车的关键；由于新能源汽车加速快，且电机可以工作在发电电动状态，即车辆不仅可以通过机械制动，也可以通过能量回收进行制动。由于现在的新能源汽车普遍存在续航焦虑，这就决定了车辆会频繁工作在电动和发电切换的模式下(松开踏板即会进入能量回收模式)；由于以上两点客观因素的存在(即加速快和频繁的电动发电模式切换)，导致新能源汽车极易出现抖动的问题。
例如，中国专利文献cn201510868642.8公开了“电动汽车电机抖动抑制方法及装置”，所述电动汽车电机抖动抑制方法包括：根据转子的转动角度和转动时间计算所述电机转动的角速度；根据所述角速度和转动惯量计算扭矩抖动量；对所述扭矩抖动量进行滤波处理并进行滞环比较；所述扭矩抖动量达到设定扭矩范围时，得到所述电机的抖动频率为所述扭矩抖动量对应的抖动频率；结合所述扭矩抖动量和扭矩命令控制所述抖动频率内的所述电机。所述电动汽车电机抖动抑制方法及装置通过计算出电机的抖动频率段，利用相应的扭矩抖动量和扭矩命令结合，控制电机的转动，抑制了低频段电动汽车的电机抖动。该专利文献只能够抑制低频段电动汽车的电机抖动，无法有效抑制电动汽车高频段产生的电机抖动。
技术实现要素：
本发明主要解决原有的新能源电动汽车在运行过程中易出现抖动的技术问题；提供一种基于驻点标定的pr抑抖方法，通过对vcu发送的请求扭矩进行补偿，抑制新能源电动汽车运行过程中产生的抖动，提高驾驶的舒适性和驾驶体验。
本发明同时解决原有的新能源电动汽车无法有效抑制高速运行过程中出现抖动的技术问题；提供一种基于驻点标定的pr抑抖方法，通过卡尔曼观测器实时观测电机抖动加速度，通过pd闭环控制获取补偿扭矩，有效抑制pr滤波在高速阶段抑制抖动过程中产生的噪声干扰，扩大了本发明方法的使用转速范围。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括下列步骤：
s1、获取电机实时转速；
s2、确定不作任何抑抖的车辆运行过程中的抖动频率区间；
s3、根据所述电机实时转速和抖动频率区间通过驻点计算的方法获取电机转速实时抖动频率；
s4、根据所述电机转速实时抖动频率设计pr比例谐振滤波器，通过pr比例谐振滤波器获取电机转速抖动量；
s5、根据所述电机转速抖动量对vcu发送的请求扭矩进行补偿，以抑制抖动。
本技术方案根据电机实时转速和抖动频率通过驻点计算的方法获取电机转速实时抖动频率，并将实时抖动频率作为设计的pr比例谐振滤波器的中心频率，通过pr比例谐振滤波器获取电机转速抖动量，根据电机转速抖动量对vcu发送的请求扭矩进行补偿，达到抑制抖动的目的，提高车辆的驾乘体验。本技术方案能够实时在线计算抖动频率，对于车辆状态发生改变后的抖动抑制同样有效，适用范围广泛。
作为优选，所述的步骤s3具体包括：
s31、实时计算电机转速的驻点；
s32、计算当前驻点和前一个驻点之间的时间差，所获差值即为电机转速信号中所含周期信号的一半；
s33、对所获周期信号进行排序，其中，接近步骤s2所述的抖动频率区间的周期信号即为实时抖动频率，由此可获得周期信号；
s34、对所述实时抖动频率进行确信度验证，若实时抖动频率不在正常抖动频率区间内，则舍去该周期信号，并重新进行步骤s33，反之则进行步骤s4；
s35、若数次计算所得的实时抖动频率都不在正常抖动频率区间内，则重新确认车辆状态是否发生变化，若发生变化则重新调整车辆的正常抖动频率区间，再进行步骤s34。
车辆的实际运行过程中，随着车辆的老化，进而会发生机械连接部件的松动等无法意料状况的发生，由此会导致车辆抖动频率发生较大改变，基于驻点计算的方法实时计算电机转速的抖动频率，并对计算所得的实时抖动频率进行确信度验证，可有效避免噪声干扰，保证了电机抖动频率的准确，进而保证了经补偿后的请求扭矩对电机抖动抑制的准确性和有效性。
作为优选，所述的步骤s4具体包括：
s41、建立仿真模型，输入pr比例谐振滤波器带宽和实时抖动频率，通过仿真，计算整个pr比例谐振滤波器传递系统的伯德图；
s42、基于伯德图，对中心频率和带宽进行修改，所述中心频率即为实时抖动频率；
s43、通过pr比例谐振滤波器获取电机转速抖动量。
采用了pr比例谐振滤波器进行电机转速抖动量的提取，最大限度的避免了由于二阶滤波器的使用带来的信号延时，保证了电机抖动抑制的及时性和实时性，增强了汽车的平稳性，提高了用户的驾驶体验；将实时抖动频率作为pr滤波的中心频率进行运算，相较于步骤s2中离线所获得的抖动频率，数值更加精准，抑制抖动的效果也更好。
作为优选，所述的步骤s5具体包括：
s51、建立高阶卡尔曼滤波观测器，对电机的抖动加速度进行观测，获取电机转速抖动加速度量；
s52、结合电机转速抖动加速度量和电机转速抖动量通过pd闭环控制获取补偿扭矩；
s53、将所述的补偿扭矩和请求扭矩相加得到输出扭矩，控制电机按照输出扭矩运行，以抑制抖动。
采用pd闭环控制获取补偿扭矩，并将补偿扭矩与请求扭矩相加得到输出扭矩，来对整车的抖动进行抑抖控制，且卡尔曼观测器可以实时观测电机抖动加速度，这可以有效抑制pr滤波在高速阶段抑制抖动过程中产生的噪声干扰，因此，采用本发明方法可以对整车运行的所有转速区间进行抑抖，相对于传统的抑抖方法仅适用于低速及中速区间，本发明方法的使用转速范围更广。
作为优选，所述的步骤s52中获取的补偿扭矩需进行限幅。
对补偿扭矩进行限幅，可以防止抑抖控制出现失稳的情况。
作为优选，所述的步骤s1基于锁相环获取电机实时转速，具体包括：
s11、基于旋转变压器实时采集电机转子位置信号，将获取的转子位置信号和估计位置信号作差输入锁相环模块中，经过闭环调节得到电机的转速信号；
s12、将电机的转速信号和固定增益相乘，对所获值进行二阶滤波处理，最终得到的目标值即为电机实时转速。
基于锁相环获取的电机实时转速精度高，保证了电机抖动频率的准确，进而保证了经补偿后的请求扭矩对电机抖动抑制的准确性和有效性。
作为优选，所述的步骤2具体包括：
s21、在整车上不作任何抑抖，进行急加速、急减速、定点起步实验，采集整车抖动下的电机转速数据；
s22、对获取的电机转速数据进行fft运算得到抖动频率，或者通过抖动周期解算得到抖动频率，抖动频率包括电机正转过程中的抖动频率和电机反转过程中的抖动频率，从抖动频率中可获取抖动频率区间。
本发明的有益效果是：1)通过对vcu发送的请求扭矩进行补偿，达到抑制抖动的目的，提高车辆的驾乘体验；2)通过卡尔曼观测器实时观测电机抖动加速度，通过pd闭环控制获取补偿扭矩，有效抑制pr滤波在高速阶段抑制抖动过程中产生的噪声干扰，扩大了本发明方法的使用转速范围；3)采用了pr比例谐振滤波器进行电机转速抖动量的提取，最大限度的避免了由于二阶滤波器的使用带来的信号延时，保证了电机抖动抑制的及时性和实时性，增强了汽车的平稳性，提高了用户的驾驶体验；4)驻点计算的方法实时计算电机转速的抖动频率，并对计算所得的实时抖动频率进行确信度验证，可有效避免噪声干扰，保证了电机抖动频率的准确，进而保证了经补偿后的请求扭矩对电机抖动抑制的准确性和有效性。
附图说明
图1是本发明方法的一种流程图。
图2是本发明驻点计算方法的一种流程图。
图3是本发明抑抖前整车车速信号的一种仿真图。
图4是本发明抑抖后整车车速信号的一种仿真图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：本实施例的一种基于驻点标定的pr抑抖方法，如图1～图2所示，包括下列步骤：
s1、基于锁相环获取电机实时转速，具体包括：
s11、基于旋转变压器实时采集电机转子位置信号，将获取的转子位置信号和估计位置信号作差输入锁相环模块中，经过闭环调节得到电机的转速信号；
s12、将电机的转速信号和固定增益相乘进行单位转换，对所获值进行二阶滤波处理，最终得到的目标值即为电机实时转速；
s2、确定不作任何抑抖的车辆运行过程中的抖动频率区间，具体包括：
s21、在整车上不作任何抑抖，进行急加速、急减速、定点起步实验，采集整车抖动下的电机转速数据；
s22、对获取的电机转速数据进行fft(快速傅里叶变换)运算得到抖动频率，或者通过抖动周期解算得到抖动频率，抖动频率包括电机正转过程中的抖动频率和电机反转过程中的抖动频率，从抖动频率中可获取抖动频率区间；
s3、通过驻点计算的方法获取电机转速实时抖动频率，具体包括：
s31、根据步骤s1获取的电机实时转速计算电机转速的驻点；
s32、计算当前驻点和前一个驻点之间的时间差，所获差值即为电机转速信号中所含周期信号的一半，由此可获得周期信号；
s33、对所获周期信号进行排序，其中，接近步骤s2确定的抖动频率区间的周期信号即为实时抖动频率；
s34、对实时抖动频率进行确信度验证，若实时抖动频率不在正常抖动频率区间2-10hz内，则舍去该周期信号，并重新进行步骤s33，反之则进行步骤s4；
s35、若数次计算所得的实时抖动频率都不在正常抖动频率区间内，则重新确认车辆状态是否发生变化，若发生变化则重新调整车辆的正常抖动频率区间，再进行步骤s34；
s4、设计pr比例谐振滤波器，通过pr比例谐振滤波器获取电机转速抖动量，具体包括：
s41、建立仿真模型，输入pr比例谐振滤波器的带宽和步骤s3所获取的实时抖动频率，通过matlab仿真，计算整个pr比例谐振滤波器传递系统的伯德图；
s42、基于伯德图，对中心频率和带宽进行修改，中心频率即为步骤s3获取的实时抖动频率；
s43、通过pr比例谐振滤波器获取电机转速抖动量，即通过pr比例谐振滤波器的传递函数获取电机转速抖动量，其中pr比例谐振滤波器的传递函数如下所示：
其中，k为所设计的pr比例谐振滤波器的带宽，ωn为中心频率，s为拉普拉斯变量；
s5、根据步骤s4滤波获得的电机转速抖动量对vcu(整车控制器)发送的请求扭矩进行补偿,具体包括：
s51、建立高阶卡尔曼滤波观测器，对电机的抖动加速度进行观测，获取电机转速抖动加速度量，其中卡尔曼观测器的状态方程如下所示：
x(k)＝ax(k-1) bu(k) w(k)
其中，x(k)为系统状态量，k为时间常数，a为状态转换矩阵，b为将输入转换为状态的矩阵，u(k)为控制量，w(k)为系统干扰量；
卡尔曼观测器的观测方程如下所示：
z(k)＝hx(k) v(k)
其中，z(k)为系统观测量，x(k)为系统状态量，h为转换矩阵，v(k)为测量干扰量。
s52、以电机转速抖动加速度量作为微分误差，以电机转速抖动量作为比例误差，通过pd闭环控制获取补偿扭矩，其中pd闭环控制的函数如下所示：
gs＝kp(1 tds)
其中，kp为比例系数，即电机转速抖动量，td为微分时间常数，即电机转速抖动加速度量；
s54、对补偿扭矩进行限幅；
s53、将补偿扭矩和请求扭矩相加得到输出扭矩，mcu(电机控制器)将输出扭矩转化成相应的电流来控制电机输出扭矩。
本发明根据基于锁相环获取的电机实时转速和不作任何抑抖的车辆运行过程中的抖动频率区间这2个数据通过驻点计算的方法计算电机转速的实时抖动频率，并对计算所得的实时抖动频率进行确信度验证，可有效避免噪声干扰，保证了电机抖动频率的准确，进而保证了经补偿后的请求扭矩对电机抖动抑制的准确性和有效性；本发明采用了pr比例谐振滤波器进行电机转速抖动量的提取，最大限度的避免了由于二阶滤波器的使用带来的信号延时，保证了电机抖动抑制的及时性和实时性，增强了汽车的平稳性，提高了用户的驾驶体验；本发明将实时抖动频率作为pr滤波的中心频率进行电机转速抖动量的滤波获取，使电机转速抖动量的数值更加精准，抑制抖动的效果也更好；本发明通过卡尔曼观测器实时观测电机抖动加速度，通过pd闭环控制获取补偿扭矩，有效抑制pr滤波在高速阶段抑制抖动过程中产生的噪声干扰，扩大了本发明方法的使用转速范围；本发明通过对vcu发送的请求扭矩进行补偿，达到抑制抖动的目的，提高车辆的驾乘体验。
为验证所提方法的有效性，本发明对基于pr滤波器的抑抖控制系统的控制效果进行仿真实验:
设置实验中的初始条件和控制参数为：采取仿真步长0.0001s；电机参数设置为母线电压udc＝360v,ld＝0.0006h，ld＝0.0008h；取pi参数为kp＝0.5,ki＝0.067；总成的转动惯量设置为1；整车的转动惯量设置为10；总成的阻尼系数设置为0.2；所有的相关状态变量初始值均设置为0；整车车速从0km/h上升到60km/h；仿真时间设定为60s；整车的驱动扭矩设定为10n.m。
由图3和图4的对比可以看出，整车的车速信号在同样的10n.m驱动力驱动下，抑抖后的转速信号相比抑抖前的转速信号上升更为平顺，基本没有转速波动的现象，由此抑抖方法取得了预期的效果。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
1.一种基于驻点标定的pr抑抖方法，其特征在于包括下列步骤：
s1、获取电机实时转速；
s2、确定不作任何抑抖的车辆运行过程中的抖动频率区间；
s3、根据所述电机实时转速和抖动频率区间通过驻点计算的方法获取电机转速实时抖动频率；
s4、根据所述电机转速实时抖动频率设计pr比例谐振滤波器，通过pr比例谐振滤波器获取电机转速抖动量；
s5、根据所述电机转速抖动量对vcu发送的请求扭矩进行补偿，以抑制抖动。
2.根据权利要求1所述的一种基于驻点标定的pr抑抖方法，其特征在于所述步骤s3具体包括：
s31、实时计算电机转速的驻点；
s32、计算当前驻点和前一个驻点之间的时间差，所获差值即为电机转速信号中所含周期信号的一半；
s33、对所获周期信号进行排序，其中，接近步骤s2所述的抖动频率区间的周期信号即为实时抖动频率，由此可获得周期信号；
s34、对所述实时抖动频率进行确信度验证，若实时抖动频率不在正常抖动频率区间内，则舍去该周期信号，并重新进行步骤s33，反之则进行步骤s4；
s35、若数次计算所得的实时抖动频率都不在正常抖动频率区间内，则重新确认车辆状态是否发生变化，若发生变化则重新调整车辆的正常抖动频率区间，再进行步骤s34。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于驻点标定的pr抑抖方法，其特征在于所述步骤s4具体包括：
s41、建立仿真模型，输入pr比例谐振滤波器带宽和实时抖动频率，通过仿真，计算整个pr比例谐振滤波器传递系统的伯德图；
s42、基于伯德图，对中心频率和带宽进行修改，所述中心频率即为实时抖动频率；
s43、通过pr比例谐振滤波器获取电机转速抖动量。
4.根据权利要求1所述的一种基于驻点标定的pr抑抖方法，其特征在于所述步骤s5具体包括：
s51、建立高阶卡尔曼滤波观测器，对电机的抖动加速度进行观测，获取电机转速抖动加速度量；
s52、结合电机转速抖动加速度量和电机转速抖动量通过pd闭环控制获取补偿扭矩；
s53、将所述的补偿扭矩和请求扭矩相加得到输出扭矩，控制电机按照输出扭矩运行，以抑制抖动。
5.根据权利要求3所述的一种基于驻点标定的pr抑抖方法，其特征在于所述步骤s5具体包括：
s51、建立高阶卡尔曼滤波观测器，对电机的抖动加速度进行观测，获取电机转速抖动加速度量；
s52、结合电机转速抖动加速度量和电机转速抖动量通过pd闭环控制获取补偿扭矩；
s53、将所述的补偿扭矩和请求扭矩相加得到输出扭矩，控制电机按照输出扭矩运行，以抑制抖动。
6.根据权利要求4所述的一种基于驻点标定的pr抑抖方法，其特征在于所述步骤s52中获取的补偿扭矩需进行限幅。
7.根据权利要求5所述的一种基于驻点标定的pr抑抖方法，其特征在于所述步骤s52中获取的补偿扭矩需进行限幅。
8.根据权利要求1所述的一种基于驻点标定的pr抑抖方法，其特征在于所述步骤s1基于锁相环获取电机实时转速，具体包括：
s11、基于旋转变压器实时采集电机转子位置信号，将获取的转子位置信号和估计位置信号作差输入锁相环模块中，经过闭环调节得到电机的转速信号；
s12、将电机的转速信号和固定增益相乘，对所获值进行二阶滤波处理，最终得到的目标值即为电机实时转速。
9.根据权利要求1所述的一种基于驻点标定的pr抑抖方法，其特征在于所述步骤2具体包括：
s21、在整车上不作任何抑抖，进行急加速、急减速、定点起步实验，采集整车抖动下的电机转速数据；
s22、对获取的电机转速数据进行fft运算得到抖动频率，或者通过抖动周期解算得到抖动频率，抖动频率包括电机正转过程中的抖动频率和电机反转过程中的抖动频率，从抖动频率中可获取抖动频率区间。
技术总结