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分布式驱动电动汽车状态软测量及横摆稳定性控制策略研究

分布式驱动电动汽车状态软测量及横摆稳定性控制策略研究

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作者：钟双雷重庆理工大学

学位级别：硕士

随着全球能源以及气候的变化,新能源汽车成为了汽车行业的研究重点。而电动汽车相比于传统汽车有了较大的改变,包括从能量传递、传动系统、驱动形式等。又根据驱动形式的不同,电动汽车可以分为两类,分别是集中驱动式电动汽车以及多个电... 详细信息

随着全球能源以及气候的变化,新能源汽车成为了汽车行业的研究重点。而电动汽车相比于传统汽车有了较大的改变,包括从能量传递、传动系统、驱动形式等。又根据驱动形式的不同,电动汽车可以分为两类,分别是集中驱动式电动汽车以及多个电机分布驱动式电动汽车。其中四轮独立驱动的分布式电动汽车,具有良好的车辆动力学控制特性,具有驱动链短,传动效率高,并且每个车轮都独立可控等优点,更容易实现车辆的主动控制。又因为其稳定性控制系统相比于传统汽车控制系统更加复杂,需要实时获取车辆的状态参数,保证控制系统对车辆本身的精确控制。基于上述原因,车辆行驶过程中状态参数的获取以及转向时横摆稳定性的控制成为了本文的主要研究内容。本文针对布式驱动电动汽车状态软测量及横摆稳定性控制策略进行研究。状态软测量方法研究主要涉及分段递推的最小二乘算法(RLS)以及容积卡尔曼滤波(CKF)算法的联合估计方法。横向稳定性控制系统研究主要涉及对滑模控制方法进行改进应用,并设计了力矩分配算法。本文具体内容包含如下:首先,在CarSim中选定目标车型参数并搭建车辆动力学模型,设置初始条件以及道路等。其次,在车辆模型搭建好的基础上,在起步阶段对整车质量进行估算。在估算过程中采用改进的分段递推的最小二乘算法,对整车质量进行估算,并采用仿真验证估算质量的准确性,再将估算的质量输入到容积卡尔曼滤波(CKF)算法中,进行横摆角速度和质心侧偏角的估算。并基于MATLAB/Simulink和CarSim联合仿真平台,对估算的质心侧偏角和横摆角速度进行双移线仿真,验证其有效性。接着采用分层设计理念,设计了包括信号处理层、管理层、横摆力矩控制层和执行层在内的横向稳定性控制系统。选定控制参数和确定控制参数的,在对滑模算法理论研究的基础上,采用改进的滑模控制方法采用指数趋近律和函数替代法相结合来消除抖振,以提高系统的稳定性和抗干扰能力,力矩分配系统则采用路面附着消耗最小的分配方法进行力矩分配。构建Simulink/CarSim联合仿真平台对横向稳定性控制系统进行仿真验证,验证实验包括:高附着系数路面双移线仿真、低附着系数路面双移线仿真以及蛇形工况仿真。三种仿真实验结果表明,本文设计的横向稳定性控制系统可以对车辆的横向稳定性进行良好的控制。

关键词：分布式电动车软测量容积卡尔曼滤波(CKF) 横摆稳定性改进的滑模控制

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永磁同步电机扰动抑制方法研究

永磁同步电机扰动抑制方法研究

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作者：夏薇南京航空航天大学

学位级别：硕士

永磁同步电机具有结构简单、功率密度高、可靠性高等优点,在多电飞机的机载作动系统中获得了广泛的应用。然而,机载作动器复杂多变的工作环境和永磁同步电机系统的固有缺陷会引起电机运行过程中的诸多扰动,进而导致电机转速和转矩的波动... 详细信息

永磁同步电机具有结构简单、功率密度高、可靠性高等优点,在多电飞机的机载作动系统中获得了广泛的应用。然而,机载作动器复杂多变的工作环境和永磁同步电机系统的固有缺陷会引起电机运行过程中的诸多扰动,进而导致电机转速和转矩的波动,降低其控制精度。永磁同步电机系统受到的扰动可分为周期性扰动和非周期性扰动两种,而传统的PI控制算法对这两种扰动均无抑制作用。因此,本文针对永磁同步电机系统扰动的抑制方法进行了研究。周期性扰动主要由电机本体的非理想结构设计和逆变器的非线性引起,该扰动会造成电机的输出转矩产生脉动,影响系统的稳态性能。电机本体的非理想结构设计会导致电机的气隙磁链中含有谐波,逆变器的非线性会导致逆变器的输出电压中含有谐波。磁链谐波和电压谐波会造成电机的相电流中产生谐波,引起转矩脉动。建立永磁同步电机的数学模型,采用谐振控制算法抑制含量较大的特定次电流谐波,实现对转矩脉动的有效抑制。非周期性扰动主要由负载的突变引起,该扰动会引起电机转速和转矩的动态波动问题,影响系统的跟踪性能。利用滑模控制算法固有的抗扰特性,设计了滑模电流控制器、滑模速度控制器和滑模负载转矩观测器。针对传统滑模控制算法的抖振问题,提出了一种新型的趋近律方法,通过优化系统状态在滑模趋近运动阶段的路径达到削弱滑模抖振的目的。将该新型趋近律应用到所设计的滑模电流控制器和滑模速度控制器中,经改进的滑模控制算法相对于PI控制算法无论在抗扰性还是响应快速性方面都具有更大的优势,并且解决了传统滑模控制算法的抖振问题,使系统获得了良好的动态性能。最后,搭建了一套以dSPACE控制器为核心的永磁同步电机系统硬件控制平台,并进行了实验验证。结果表明以上所提出的谐振控制算法、改进的滑模控制算法分别对永磁同步电机受到的周期性扰动、非周期性扰动具有良好的抑制能力。

关键词：永磁同步电机扰动抑制谐振控制改进的滑模控制

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