電機作為eVTOL的動力心臟，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，電機驅(qū)動器在遭遇外部擾動后速度急劇跌落的問題成為亟待解決的技術(shù)難題。當前，國際學術(shù)界主要集中于研究eVTOL核心驅(qū)動器的速度控制，特別是速度過沖問題，而對突發(fā)大擾動導(dǎo)致的速度跌落問題關(guān)注較少。然而，在實際應(yīng)用中，eVTOL面對城市高樓穿梭中的強風、極端雨雪天氣、飛鳥撞擊等外部干擾時，基于現(xiàn)有技術(shù)方案的電機驅(qū)動會產(chǎn)生速度的瞬時跌落；這將導(dǎo)致eVTOL運行不穩(wěn)、空中打轉(zhuǎn)等問題，甚至會有傾覆等嚴重安全事故的風險。上述問題不僅是供應(yīng)商亟待解決的技術(shù)難點，也是消費者對eVTOL持觀望態(tài)度的重要原因。因此，為保障eVTOL的安全、可靠運行，學術(shù)界正面臨著全新的科研挑戰(zhàn)：如何消除eVTOL核心驅(qū)動部件擾動后導(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

　　針對上述問題，香港科技大學（廣州）趙航教授和他的博士生尹震霄開展了深入研究。他們在分析負載擾動后電機驅(qū)動器速度曲線的基礎(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)的算法來消除負載擾動的影響？在進一步研究中，通過實時在線數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)驅(qū)動補償措施，實現(xiàn)了反饋矯正效果。

　　經(jīng)過兩年的不懈努力，趙教授團隊成功研發(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償算法。其核心思想是將高斯分布函數(shù)與電機實時誤差的數(shù)據(jù)驅(qū)動方案相結(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，還提出了補償預(yù)警及切換策略，實現(xiàn)了“有求必應(yīng)，無求不應(yīng)”的理念。實驗設(shè)備驗證結(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際的電機控制器中進行全工況測試時，可在電機可承受過載沖擊的范圍內(nèi)實現(xiàn)突加負載情況下的電機轉(zhuǎn)速“零跌落”。這一研究成果將為eVTOL的安全穩(wěn)定運行提供了堅實的技術(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

　　科學研發(fā)成果可以不計代價地推動世界進步，但企業(yè)在應(yīng)用這些先進的科研成果時，卻必須考慮成本和效益。趙航教授團隊深刻理解這一點，認為“大道至簡”或許是產(chǎn)學研深度融合的關(guān)鍵。基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的先進算法盡管效果顯著，但其巨大的計算資源消耗對工業(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)雜的計算過程。

　　因此，在現(xiàn)有算法的基礎(chǔ)上，進行了基于嚴格數(shù)學理論驗證的算法簡化。團隊將多時間步數(shù)據(jù)簡化為單時間步數(shù)據(jù)，并簡化了硬件編譯過程中的高計算量函數(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，還顯著降低了計算資源的需求。目前，這一方法已通過實驗驗證，證明其在不需要工業(yè)界大規(guī)模更換驅(qū)動器的情況下，也能實現(xiàn)優(yōu)異的性能表現(xiàn)。

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