電機(jī)作為eVTOL的動(dòng)力心臟，其性能直接決定了eVTOL在起降、懸停、巡航等過程中表現(xiàn)的優(yōu)劣。在eVTOL技術(shù)的發(fā)展過程中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器在遭遇外部擾動(dòng)后速度急劇跌落的問題成為亟待解決的技術(shù)難題。當(dāng)前，國際學(xué)術(shù)界主要集中于研究eVTOL核心驅(qū)動(dòng)器的速度控制，特別是速度過沖問題，而對(duì)突發(fā)大擾動(dòng)導(dǎo)致的速度跌落問題關(guān)注較少。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，eVTOL面對(duì)城市高樓穿梭中的強(qiáng)風(fēng)、極端雨雪天氣、飛鳥撞擊等外部干擾時(shí)，基于現(xiàn)有技術(shù)方案的電機(jī)驅(qū)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生速度的瞬時(shí)跌落；這將導(dǎo)致eVTOL運(yùn)行不穩(wěn)、空中打轉(zhuǎn)等問題，甚至?xí)�有傾覆等嚴(yán)重安全事故的風(fēng)險(xiǎn)。上述問題不僅是供應(yīng)商亟待解決的技術(shù)難點(diǎn)，也是消費(fèi)者對(duì)eVTOL持觀望態(tài)度的重要原因。因此，為保障eVTOL的安全、可靠運(yùn)行，學(xué)術(shù)界正面臨著全新的科研挑戰(zhàn)：如何消除eVTOL核心驅(qū)動(dòng)部件擾動(dòng)后導(dǎo)致的速度跌落。

　　抽絲剝繭：從速度跌落曲線的形態(tài)啟發(fā)新型智能算法

　　針對(duì)上述問題，香港科技大學(xué)（廣州）趙航教授和他的博士生尹震霄開展了深入研究。他們?cè)诜治鲐?fù)載擾動(dòng)后電機(jī)驅(qū)動(dòng)器速度曲線的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)其跌落形式與高斯分布函數(shù)高度相似。這一發(fā)現(xiàn)提供了新的思路：是否可以利用高斯分布函數(shù)相關(guān)的算法來消除負(fù)載擾動(dòng)的影響？在進(jìn)一步研究中，通過實(shí)時(shí)在線數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)補(bǔ)償措施，實(shí)現(xiàn)了反饋矯正效果。

　　經(jīng)過兩年的不懈努力，趙教授團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)了基于徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、高斯過程和正態(tài)分布內(nèi)環(huán)映射等多種速度跌落補(bǔ)償算法。其核心思想是將高斯分布函數(shù)與電機(jī)實(shí)時(shí)誤差的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方案相結(jié)合，通過速度電流梯度函數(shù)將速度外環(huán)狀態(tài)映射至電流內(nèi)環(huán)狀態(tài)，并將補(bǔ)償器加入內(nèi)環(huán)前饋中。為解決算力需求問題，還提出了補(bǔ)償預(yù)警及切換策略，實(shí)現(xiàn)了“有求必應(yīng)，無求不應(yīng)”的理念。實(shí)驗(yàn)設(shè)備驗(yàn)證結(jié)果表明，這一方法取得了效果：將所提出的控制策略部署在實(shí)際的電機(jī)控制器中進(jìn)行全工況測試時(shí)，可在電機(jī)可承受過載沖擊的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)突加負(fù)載情況下的電機(jī)轉(zhuǎn)速“零跌落”。這一研究成果將為eVTOL的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障。

　　由繁至簡：從工業(yè)界降本增效角度簡化新型控制算法

　　科學(xué)研發(fā)成果可以不計(jì)代價(jià)地推動(dòng)世界進(jìn)步，但企業(yè)在應(yīng)用這些先進(jìn)的科研成果時(shí)，卻必須考慮成本和效益。趙航教授團(tuán)隊(duì)深刻理解這一點(diǎn)，認(rèn)為“大道至簡”或許是產(chǎn)學(xué)研深度融合的關(guān)鍵�；�于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的先進(jìn)算法盡管效果顯著，但其巨大的計(jì)算資源消耗對(duì)工業(yè)界來說也是巨大的挑戰(zhàn)。工業(yè)界需要的是簡單且有效的解決方案，而不是過于復(fù)雜的計(jì)算過程。

　　因此，在現(xiàn)有算法的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了基于嚴(yán)格數(shù)學(xué)理論驗(yàn)證的算法簡化。團(tuán)隊(duì)將多時(shí)間步數(shù)據(jù)簡化為單時(shí)間步數(shù)據(jù)，并簡化了硬件編譯過程中的高計(jì)算量函數(shù)，使得算法更加簡潔高效。通過這種簡化，不僅保留了算法的核心優(yōu)勢(shì)，還顯著降低了計(jì)算資源的需求。目前，這一方法已通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，證明其在不需要工業(yè)界大規(guī)模更換驅(qū)動(dòng)器的情況下，也能實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的性能表現(xiàn)。

　　趙航教授和尹震霄提出的“受擾動(dòng)形態(tài)啟發(fā)的電機(jī)智能控制器”是學(xué)術(shù)界首創(chuàng)，有望成為下一個(gè)“自抗擾控制器”，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果也引起了學(xué)術(shù)界在該領(lǐng)域的持續(xù)探索和研究。（記者王惠綿）