车用永磁同步电动机控制鲁棒性研究

【摘要】在当前各国由环境和能源所引发的问题日益迫切需要解决的时候,以电动车取代传统燃油机车成为了一种未来发展必然趋势。随着当代电子技术、控制技术和新型永磁材料技术的成熟发展,由于永磁同步电机具有体积小、效率高、功率密度高、转矩惯量比大、调速范围宽等特点,所以其在电动汽车驱动领域具有广阔前景。本文围绕永磁同步电动机在电动汽车系统控制技术中的鲁棒性进行了研究。首先,对永磁同步电动机的结构和分类进行了讨论,根据当前永磁同步电动机在电动汽车上的应用需求,确定了以内嵌式永磁同步电动机作为研究对象。然后介绍了三种坐标系的变换关系和在旋转d-q坐标系中的永磁同步电动机数学模型。在此基础上,研究了永磁同步电机的矢量控制方案和空间矢量调制技术的实现,分别对永磁同步电机双闭环系统的电流环和速度环进行了分析设计。其次,针对车用永磁同步电动机控制系统对速度动态响应要求较高的需求,将系统中的常规的PI速度环用改进的模糊控制器进行取代。研究了改进的模糊控制器的设计过程和设计方法。仿真结果表明改进后的模糊速度控制器不仅使系统对速度变化具有较好的动态跟踪特性,而且使系统具有了一定的鲁棒性。再次,为了提高永磁同步电动机使用最大转矩电流比控制方法时的鲁棒性,在最大转矩电流比控制的基础上,针对传统进退搜索法的不足,提出了黄金分割搜索法。经仿真分析证明,该搜索算法具有更快的最大转矩电流比控制运行点搜索速度,对工作状态变化及电动机参数变化具有较强的鲁棒性,提高了最大转矩电流比控制的工程应用性。最后,为了提高永磁同步电动机控制系统中的电流环对负载变化等外部干扰的鲁棒性,将系统中的常规的PI电流环用改进后的滑模控制器进行取代。研究了对负载扰动具有鲁棒性的滑模控制器设计过程和设计方法。仿真结果表明该控制器不仅能提高系统的控制品质,而且对系统负载变化具有更好的动态跟踪特性,具有更强的鲁棒性。
【作者】何资；
【导师】李军；
【作者基本信息】广东工业大学，控制理论与控制工程，2014，硕士
【关键词】永磁同步电动机；矢量控制系统；模糊控制；黄金分割搜索；滑模控制；

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