基于粒子群算法的纯电动轿车无刷直流电机控制器研究.pdf

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1、基于粒子群算法的纯电动轿车无刷直流电机控制器研究吕召全，唐程光，华从波(安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，安徽合肥230022)ResearchforEVBrushlessDCMotorContro1BasedonParticlsSwarmAlgorithmLVZhao—quan，TANGCheng—guang，HUACong—bo(AutomotiveTechnologyAcademyofAnhuiJianghuaiAutomotiveCo．，Ltd．，Hefei230022，China)摘要：采用一种基于粒子

2、群算法的无刷直流电性能好、可靠性高等优点，尤其适用于建立精确数学机PID控制器参数优化策略，给出了该算法的具体模型的确定性控制系统。PID控制中一个关键的问实现步骤。仿真与实验表明，相对于遗传算法和模题便是PID参数的整定。纯电动轿车驱动复杂程拟退火算法，该方法在改进阶跃波响应性能方面，如度高，为时变的、非线性的复杂系统，这就要求在减少稳态误差、无刷直流电机的速度控制中的上升PID控制中，不仅PID参数的整定不依赖于对象数时间、调整时间及最大超调量等方面，其效率更高。学模型，并且能够在线调整，以满足实时控制的要关

3、键词：纯电动轿车；粒子群算法；PID；无刷直求口]。本文采用基于粒子群算法优化的PID控制流电机器参数，控制算法既具有PID控制器抗干扰能力中图分类号：TP391．9强、参数物理意义清楚的特点，又兼顾了预测控制的文献标识码：A鲁棒性和超前性，同时还能够适应对象的时变性。文章编号：1001—2257(2011)01—0010—03l无刷直流电机的数学模型Abstract：Thispaperpresentsaparticlsswarmsearchalgorithmmethodfordeterminingtheopti

4、—无刷直流电机采取霍尔位置传感器取代了机械malproportionalintegralderivativecontrollerpa—换向器和电刷、定子使用的线圈，转子则使用永磁rameters，forspeedcontrolofbrushlessDCmotor．体。定子产生磁场使得转子转动。霍尔位置传感器Comparingwithgeneticalgorithmandsimulated检测转子的磁极位置，为实现电子换向提供信息。annealingmethod，theproposedmethodwasmore因此

5、，BLDC电机使用永磁体取代电枢内的线圈，从efficientinimprovingthestepresponsecharacter—而不再需要使用电刷分析无刷直流电机的数学模isticssuchas，reducingthesteady—stateserror；型l3]，如图1所示。为简化计算，假设三相绕组完全risetime，settlingtimeandmaximumovershootinspeedcontrolofbrushlessDCmotorKeywords：EV；particlsswarmalgori

6、thm；PID：hrushlessDCmotor图1无刷直流电动机的动态结构对称，磁路不饱和，不计涡流和磁滞损耗，忽略齿槽、0引言换相过程和电枢反应等的影响，设为三相绕组产近年来，直流无刷电机在纯电动轿车驱动中得生的合成电磁转矩；T为负载转矩；J为转动惯量；到了推广应用。在无刷直流电机的控制方面，出现B为阻尼系数。则两相通电绕组的电压方程为：很多现代控制理论。PID控制具有结构简单、稳定Ud—Ri(t)+L+E(1)U收稿日期：2010—09—19电机的运动方程为：·10·《机械与电．子22011(1)子TJJ：

7、J—dWm+B(2)示，位置表示为z一(，．92，⋯，z)，位速度表示—1．1／．为一(73⋯，73国)，i一1，2，⋯，m，则位置和速反电势系数为：度更新方程为：ke-旦(3)甜一ZU73+c1r1(～z)+C2r2(一z)(5)挖．72一+t，(6)转矩系数为：其中，一1，2，⋯，D；学习因子c。和C。是非负下kr-高‘4)常数；惯性因子W是非负常数，可以随着迭代线性地减小，取值一般在[0．8，1．2]之间和r是非负将式(1)～式(4)进行拉氏变换后得到：常数，一般为介于[0，1]之间的随机数。T(s)一TL

8、(s)一J·S·W(s)+B·W(s)E(s)一k·(s)3基于粒子群算法PID控制器设计一正·(5)最优PID控制器结构如图2所示。在PID控d(5)一E(s)+R·i(s)+(L—M)·S·i(s)W．(s)G‘)一裔一!，·(JL一S+EJ·R+B(L一]S+(B+T)图2最优PID控制器结构由于电机在运行过程中，在噪声、负载扰动等因制设计方法中，时间乘以误差绝对值