分布式驱动电动汽车轮毂电机驱动控制研究

《分布式驱动电动汽车轮毂电机驱动控制研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、—————————————————————————分布式驱动电动汽车轮毂电机驱动控制研究—————————————————————————ResearchonIn-wheelDrivingControlSystemofDistributedDriveElectricVehicles———————————————————————————————————作者姓名：王杨专业名称：车辆工程指导教师：庄晔副教授学位类别：工学硕士答辩日期：2015年5月24日摘要分布式驱动电动汽车轮毂电机驱动控制研究分布式

2、驱动电动汽车作为全新的电动车驱动模式，在动力学和控制上都有全新的定义，轮毂电机作为电动汽车的动力装置，其动力学特性无疑影响着整车的动力学特性，电机和轮胎的耦合，使电机和轮胎的动力学特性相互交融，相互影响。分布式驱动电动汽车驱动控制的核心是对轮毂电机的控制，本文采用的轮毂电机是永磁无刷直流电机，该类电机具有效率高、控制简单、价格低廉等优点，同时具有低速时转矩脉动较大的缺点。本文从电机的控制的角度展开了研究，本文主要由以下章节构成：第1章为绪论，分别从分布式电动汽车的动力学特性、永磁无刷直流轮毂电机

3、的动态特性、轮毂电机的转矩脉动及其抑制方法等方面对目前的研究现状进行的概述，阐述其中的主要方法和研究成果。然后介绍了机电耦合建模的方法，最后对各章的内容进行了概述。第2章为全文的理论基础，首先系统的介绍了基于拉格朗日动力学的多学科统一建模的方法，本章主要介绍了机械系统和电学系统中各个变量的对应关系，并介绍第一类的拉格朗日方程，重点阐述了拉格朗日微分代数方程的统一表达形式。并利用该方法建立了无刷直流电机的动力学方程，并利用改进欧拉法进行求解。最后讨论了轮胎与电机耦合动力学模型的建立。第3章针对永磁

4、无刷直流电机的控制特点，设计了电机控制器，包括电源电路、驱动电路、信号采集电路等，在各部分都给出极为详细的设计方法。之后在硬件的可靠性上给出详细的设计参考。同时在软件设计方面进行了系统的介绍。第4章针对永磁无刷直流轮毂电机的转矩脉动的特点，分析了在方波驱动和正弦波驱动下的转矩特点，通过理论推导可以发现正弦波驱动下的电机转矩波动较小，然后利用MATAB进行了仿真验证，仿真结果表明正弦波驱动下可以有效的削弱转矩脉动。然后分别讨论了两种正弦波驱动方法，SPWM控制和SVPWM控制，并利用Simulin

5、k对SVPWM方法进行了建模仿真。I第5章根据轮毂电机的控制要求，分别对电机的转矩和转速进行了估计。在转矩观测方面，采用的是滑模观测器，滑模观测器具有鲁棒性好，对参数变化不敏感、反应迅速、实现简单等优点。在转速估计方面，采用的是扩展卡尔曼滤波器，扩展卡尔曼滤波器是针对非线性系统进行局部线性化的一种最优预测估计方法，可以消除随机干扰噪声和量测过程噪声的影响，故在转子速度估计时采用了扩展卡尔曼滤波器。最后利用二阶超螺旋滑模控制算法对无刷直流电机进行了速度控制和转矩控制的建模和仿真，仿真结果表明该算法

6、要比经典的PID控制更有效，效果更好。第6章对全文进行的总结，概述了本论文的主要研究内容。并对本论文的不足进行了讨论，为后续的工作提出了一些想法。关键字：电动汽车，轮毂电机，滑模观测器，扩展卡尔滤波器，多体动力学IIABSTRACTResearchonIn-wheelDrivingControlSystemofDistributedDriveElectricVehiclesDistributeddriveelectricvehiclesasanewelectricdrivemode.Onthed

7、ynamicsandcontrolhavenewdefinitions.In-wheelmotorasthepowerunitoftheelectriccar,Itsdynamiccharacteristicsisundoubtedlyaffectsthedynamiccharacteristicsofthevehicle.Couplingofmotorandtire,sothatthemotorandthemechanicalpropertiesofthetireeachother,influ

8、enceeachother.Thecontrolofthein-wheelmotoristhecorecontrolofdistributedthedrivingelectricvehicle.Thearticleusesthein-wheelmotoristhepermanentmagnetbrushlessdcmotor.Thismotorhashighefficiency,simplecontrol,lowcost,etc.Withlowspeedtorquerippleatthesame