电动轮驱动汽车电子差速控制策略及仿真

分析了目前实现电动轮驱动汽车电子差速控制的方法,对汽车差速问题的产生原因进行了分析,并指出通过对驱动电机采用转速控制模式实现电子差速控制的不足。通过分析电动轮驱动系统的受力提出对驱动电机按转矩模式控制从而实现汽车自适应差速性能的策略,利用所开发的电动轮驱动汽车仿真软件对采用该控制策略控制电机转矩的电动轮汽车的差速性能进行了多工况的仿真,结果表明汽车可在各种工况下实现自适应差速。     

电动摩托制动控制器的设计

为解决由电动摩托刹车系统不完善造成的问题,结合三相永磁同步电机原理,提出了一种基于PWM控制策略及PI闭环控制方法的电动摩托辅助制动控制器.首先,通过测定的电机转速和不同刹车角度时电机期望转速的差值,经过PI控制器调节产生相应的控制信号,并以此控制信号和所测电机转过的机械角度作为PWM控制器的输入量;然后,经过一系列逻辑运算产生六路PWM控制信号,控制三相逆变器的晶体管达到电机减速的目的;最后,通过搭建Matlab/Simulink仿真模型,进行仿真结果的对比与分析.结果表明:设计方案可实现高性能的控制策略,完成紧急时刻的减速要求,满足电动摩托的制动需求,即使在误操作过程中也不会影响制动效果,可减少安全事故.     

TBM刀盘驱动系统单神经元模糊同步控制

针对全断面硬岩隧道掘进机(TBM)刀盘多电机并联驱动由于载荷突变和传动系统磨耗所引起的电机偏载甚至过载,提出基于单神经元模糊自适应PI速度调节器的转矩主从控制策略.搭建电机闭环矢量控制模型,推导多齿轮齿圈并联系统的数学模型并使用S函数加以描述,在Simulink环境下将两者连接,对比分析转速并联和转矩主从控制策略下,电机对外在载荷和机械磨耗的黏性和刚性啮合响应及其机理,将单神经元模糊PI速度调节器应用于转矩主从策略消除扭矩超调.仿真结果表明,基于单神经元模糊PI速度调节器的转矩主从控制策略能够适应传动系统的参数变化,消除电机在负载变化时的扭矩超调和偏载,并能提高系统的精度和响应速度.     

永磁同步电机无传感器变结构矢量控制

针对电机控制中采用的PI调节器对电机参数变化及外加干扰时鲁棒差和无位置传感器控制实现困难等问题,在研究常规永磁同步电机矢量控制策略的基础上,将滑模变结构控制(VSSMC)和无迹卡尔曼滤波(UKF)引入该策略中,用VSSMC分别替代策略中速度PI控制器和2个PI电流控制器,同时利用UKF对电机定子直轴电流、交轴电流、负载转矩、转子位置和转速进行实时估计,提出了一种新颖的基于VSSMC和UKF的永磁同步电机无传感器矢量控制方案.仿真结果验证了新方案的正确性,所设计的VSSMC能有效调节转速和电流,其调节效果优于常规PI控制器,所设计的UKF观测器能准确估计系统状态,而且两者对系统参数摄动、外干扰、测量误差以及测量噪声都具有极强鲁棒性,系统的动、静态性能明显增强.     

交流异步电机ADRC+PI控制策略研究

针对交流异步电机转子参数在运行中易发生变化影响交流异步电机性能问题,对转子磁链子系统和转速子系统的2个电流内环分别设计了结构相同的一阶自抗扰控制器(ADRC,active disturbance rejection control),实现了定子电压励磁分量对励磁电流的解耦控制和定子电压转矩分量对转矩电流的解耦控制。对于转速子系统的转速外环采用一阶ADRC控制器,转子磁链子系统外环采用PI控制器。采用此控制策略,可改善交流异步电机的动、静态性能。仿真结果表明,ADRC+PI控制策略与PI控制策略相比,交流异步电机具有转速无超调、调节时间短、抗干扰能力强等优点。     

基于电控液压制动系统的车辆稳定性控制策略

针对带有电控液压制动(EHB)系统的乘用车进行研究,提出了一种新的稳定性控制策略。首先利用模糊推理的方法分别对横摆角速度偏差和质心侧偏角速率的门限值进行确定,然后利用逻辑门限PI控制方法计算出附加横摆力矩,最后在EHB系统上对附加横摆力矩加以实现。另外,还采用模糊PI自整定算法对EHB系统轮缸的目标压力进行优化控制。仿真及实验结果表明:模糊PI自整定算法在EHB的整个工作区段都具有良好的控制效果;当车辆在转向过程中失去稳定时,本文所提出的控制策略能够及时地对车辆进行稳定性控制,提高了车辆在行驶过程中的安全性。     

LCL型SAPF的并联复合电流控制策略

针对传统控制器动态性能差、稳态跟踪精度不高、无法对变化的谐波电流进行实时调整的问题，提出一种基于LCL型有源电力滤波器的并联型复合电流控制策略。将模糊PI控制器和快速重复控制器结合，提高了系统的动态响应速度和稳态补偿精度，并给出了详细的设计方案。为了提高直流侧电容的稳压速度，对电容电压控制设计了模糊PI控制。最后仿真验证了该控制策略的有效性和优越性。     

基于复合控制的并联型有源滤波器

针对传统PI控制不能无静差地跟踪交流信号、重复控制动态响应速度较慢的问题以及为了更好消除非周期性信号对系统控制性能的影响,本研究采用了一种PI控制和改进重复控制相串联的复合控制策略,该方法中加入了比例控制前馈和误差调整系数以提高系统对非周期性信号的抗扰性能,控制策略综合了重复控制和PI控制的优点,可以有效地消除系统的稳态误差、增强系统的鲁棒性并具有良好的动态电流响应。Matlab/Simulink仿真结果验证了该控制策略的正确性和有效性。     

基于自抗扰控制器的逆变器并联控制研究

提出了一种基于自抗扰控制器的三相逆变器并联系统控制策略。该控制策略通过实时监测各逆变器模块的输出瞬时电压和电流,得到瞬时输出有功功率和无功功率,再通过调节各模块的瞬时有功功率和无功功率,实现并联系统中各模块之间的均流和功率均分;为了获得更佳的控制效果,将自抗扰控制器取代传统的PI控制器。仿真结果表明：本控制法可有效地控制均流,并联系统运行稳定。     

基于转向盘转动速度变转矩控制的电动助力转向系统

进行了电动助力转向控制系统控制策略的理论分析.提出了基本助力控制算法及实现方法.确定了曲线性转矩助力特性,依据转向盘转动速度选择控制逻辑.目标转矩的控制采用专家PID调节器,使转矩调节更平稳,能有效地提高电机响应速度,使电机跟随性更好.仿真结果表明:控制策略在实际系统应用中具有良好效果,达到了系统的控制要求.     

Combined Control Allocation and Sliding Mode Control in the Dynamic Control of a Vehicle with Eight In-Wheel Motors

An eight wheel independently driving steering (8WIDBS) electric vehicle is studied in this paper. The vehicle is equipped with eight in-wheel motors and a steer-by-wire system. A hierarchically coordinated vehicle dynamic control (HCVDC) system, including a high-level vehicle motion controller, a control allocation, an inverse tire model and a lower-level slip/slip angle controller, is proposed for the over-actuated vehicle system. The high-level sliding mode vehicle motion controller is designed to produce desired total forces and yaw moment, distributed to longitudinal and lateral forces of each tire by an advanced control allocation method. And the slip controller is designed to use a sliding mode control method to follow the desired slip ratios by manipulating the corresponding in-wheel motor torques. Evaluation of the overall system is accomplished by sine maneuver simulation. Simulation results confirm that the proposed control system can coordinate among the redundant and constrained actuators to achieve the vehicle dynamic control task and improve the vehicle stability.     

电动汽车盘式轮毂永磁电机设计

为了合理地设计盘式轮毂永磁电机,利用盘式永磁电机对电动汽车轮毂进行了研究.在对电动汽车特性要求以及电机结构、材料、特点分析的基础上,选用盘式无铁芯永磁同步电机作为电动汽车轮毂直驱电机.为选择理想的电机参数,通过理论分析的方法对轮毂式电动汽车总体动力性能进行分析计算,讨论了决定轮毂电机选择的电动汽车3项主要性能指标：最高车速、加速时间与最大爬坡度.根据电动汽车的性能要求,最终合理地确定了轮毂电动机的功率、转速与转矩,给定了轮毂电动机的主要参数,为轮毂盘式电机的设计提供了依据.     

四轮独立驱动轮毂电机电动汽车研究综述

基于轮毂电机驱动的电动汽车是未来汽车的重要发展方向,而针对四轮独立驱动轮毂电机电动汽车的发展和国内外研究现状,论文进行了综述。首先介绍了轮毂电机和轮毂电机电动汽车结构和控制特点,对四轮独立驱动轮毂电机电动汽车国内外研究概况进行了说明,最后指出从产品化角度四轮毂电机电动汽车在稳定性控制、城市工况节能控制方面进行深入的理论研究和实践探索,而充分发挥其控制优势进行基于驾驶员特性的智能控制是未来研究的重要内容。     

双驱轮毂式电机在无人驾驶中的控制与仿真

针对无人驾驶车在直行和转弯过程中轮毂式驱动电机输出转速不协调的问题,将电子差速控制策略引入车辆控制系统中．根据速度矢量对控制系统的影响,设计了以永磁无刷直流电机控制技术为基础的电子差速控制器．该系统以无人驾驶车需要的车速和转弯角度为输入,两后驱电机转速为输出．对驱动电机转速与时间的响应曲线进行了仿真,仿真结果表明此控制器完全能够实现机械差速器的功能,可以实现车辆直线行驶和转弯过程中车轮自由差速．     

混联式混合动力系统动态响应协调控制

为改善混联式混合动力汽车动态响应过程中系统性能降低的问题,建立各个动力源系统的动态响应模型以及耦合机构模型,提出采用多动力源协调控制策略.电机A采用专家PID控制,发动机采用虚拟速差控制,电机B采用基于模型的补偿控制,利用系统特殊耦合关系,减小动态响应过程中各状态量相对于稳态优化点的波动程度.仿真结果表明,提出的协调控制策略使动态响应过程的时间缩短,发动机、电机以及输出轴的转矩转速波动减小.多动力源协调控制策略显著提高了动态响应过程中的系统性能.     

永磁电机增量式直接预测速度控制

直接预测速度控制是实现永磁电机高性能无级联速度控制结构的理想方案,为解决其存在的在线计算负担重、控制自由度受限问题,基于此针对两电平电压型逆变器驱动的永磁电机系统,提出一种增量式直接预测速度控制策略,以期提升电机系统的转速动态控制性能.在所提出策略中,首先,为降低算法在线计算量,根据增量式预测模型建模理论,构建出低复杂度增量式速度预测模型,可在线实现宽时域内的多步速度预测,以增强算法稳定性. 其次,为增加算法控制自由度,扩充虚拟电压矢量至算法控制集,并设计出与之配合的边界矢量合成方法和两阶段穷举寻优方法,以尽可能的降低穷举次数,可以较低的计算量筛选出最优输出电压矢量. 在增量式速度预测模型和扩张控制集的辅助下,所提出策略可在不显著增加在线计算量的基础上,保证算法具备较为优良的转速动、静态性能. 实验结果表明,相比于传统策略,所提出控制策略不仅能够实现对参考转速的无静差平稳跟踪,且转速动态调控能力更优,并具备一定的参数鲁棒性.     

电动车辆ABS的改进线性二次型最优控制

为充分利用轮毂电机控制精确和响应迅速的优势,提高电动车辆制动防抱死控制的稳定性,提出一种用于轮毂电机电动车辆制动防抱死系统(ABS)协调控制的改进线性二次型最优控制方法.建立电动车辆纵向动力学模型;结合复合制动系统的协调控制策略,分析现有线性二次型最优控制算法无法用于防抱死控制器设计的原因,提出一种通过构造虚拟阻尼量以及无穷小量来建立黎卡提方程的改进型线性二次型最优控制算法,并据此设计了防抱死控制器.在高附着路面、中附着路面和低附着路面3种不同行驶工况,对分别安装有改进线性二次型最优防抱死控制器和滑模防抱死控制器的电动车辆的紧急制动性能进行了仿真分析.结果表明:在不同附着系数路面行驶工况下,改进线性二次型最优控制算法能够有效提高电动汽车防抱死控制系统的控制精度和响应速度.     

基于转矩绕组无功功率MRAS的无轴承异步电机无速度传感器矢量控制系统

针对无轴承异步电机高速运行需要和转速在线估计问题,提出了一种基于转矩绕组无功功率模型参考自适应控制系统的无速度传感器矢量控制方法。经过数学推导,建立了转速与转矩绕组无功功率的关系式,消除了积分环节和定子电阻的影响,实现对转子转速的在线独立观测。应用此策略构建了无轴承异步电机无速度传感器矢量控制系统。仿真研究结果表明,该控制策略能实现无轴承异步电机在大负载扰动下的稳定悬浮运行,转子估计转速与实际转速的稳态误差小,控制精度高,验证了所提方案的有效性。     

双模式机电复合传动系统电功率协调控制策略

为提高重型车辆用功率分流式混合动力系统机电功率流调控精度,解决外界用电需求的动态控制问题,提出电功率协调控制策略.该策略利用电机快速响应和精确控制的特点,通过对发电机和电动机的闭环协调控制,调整二者的工作状态,保证动力源功率分配的精确性以及对外供电的稳定性.仿真结果表明,提出的协调控制策略能够使电池实际功率时刻跟随其目标值,并且在外界有用电需求时,确保系统快速调整出相应的电功率以供使用,较好地解决了机电复合传动系统机电功率分配的精确性问题以及对外供电功率响应的复杂动态控制问题.     

步进电机控制系统的设计与实现

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件.本文基于FPGA和单片机设计出实用的四相步进电机控制与驱动系统,进行了硬件和软件设计.利用FPGA产生的PWM细分驱动信号,结合STC89C52,系统实现了步进电机的正反转控制及速度控制.进行了PWM驱动信号仿真,并完成了样机系统测试,仿真及测试效果好,系统具有功能完善、运行稳定等特点,具有推广价值.