计及铁损时电动汽车用感应电机的Hamilton建模及无源控制

针对电动汽车电驱动系统的非线性特点,采用端口受控Hamilton系统理论与无源性控制原理研究了计及铁损的电动汽车用感应电机系统的建模和控制问题.首先,选取系统的总能量作为Hamilton函数,推导出考虑铁损的感应电机端口受控Hamilton模型,然后利用系统的互联和阻尼配置以及能量成形对闭环电动汽车电驱动系统进行无源控制,并分析了闭环系统的稳定性.由于闭环系统的Hamilton函数可作为Lyapunov存储函数,从而使控制器设计和稳定性分析更容易,控制器更加简单和易于实现.仿真结果验证了新控制策略的有效和快速性.     

基于Hamilton函数方法的多机多负荷电力系统分散励磁控制

采用Hamilton函数方法研究了多机多负荷电力系统的励磁控制问题. 首先, 通过预置状态反馈完成了系统的耗散Hamilton实现. 然后, 基于该耗散实现形式设计了非线性分散励磁控制器, 分析了闭环系统的稳定性. 该控制器能充分利用系统内在的功率平衡特性. 仿真结果验证了控制策略的有效性.     

带有SMES和电力推进负载的舰船电力系统鲁棒协调控制

基于Hamilton函数方法,研究具有超导储能装置SMES的舰船电网中的协调控制问题．在充分分析了柴油机组的非线性数学模型、SMES及其推进电机负载相互耦合的非线性动态结构特性的基础上,通过预置状态反馈完成了耗散Hamilton实现,并基于耗散实现设计了SMES和调速与励磁协调控制器．该控制器结构简单,物理意义明确．仿真结果表明,所设计的控制器能有效提高系统的暂态稳定性．     

一簇非线性H∞状态反馈可靠控制器

研究了非线性H∞ 状态反馈可靠控制器的参数化问题 .用耗散理论 ,基于Hamilton Jacobi不等式 ,构造出了一簇控制器 ,使得当有执行机构失效时 ,闭环系统仍渐近稳定且L2 增益有限 .本文的结果为非线性H∞ 状态反馈可靠控制的综合提供了更深的视角     

感应电机转矩跟踪无源控制及自适应观测器设计

针对感应电机高性能转矩跟踪控制和磁链难以直接测量问题,提出了基于无源性的转矩跟踪和自适应磁链观测器控制方案.首先基于感应电机的无源性特性设计了渐近稳定转矩跟踪控制器,重新配置了系统的平衡点,通过注入阻尼提高系统的收敛速度.然后通过将定子电流和转子磁链作为状态变量构建了自适应磁链观测器,简化了观测器结构,根据Lyapunov稳定性理论设计了自适应控制律,实现转子磁链、转速和定子电阻的在线估计.为减小转速估计误差对观测器的影响,给出了观测器增益矩阵的选择方法.仿真结果表明本文所提出的基于自适应观测器的无源控制方案能够有效提高感应电机的动静态性能.     

考虑铁损的电动汽车用感应电机矢量控制及其能量优化策略

电动汽车用感应电机励磁电感一般较小,高速时铁损大,采用经典矢量控制策略存在轻载低效和由忽略铁损引起的控制不精确等问题.首先根据同步旋转坐标系下考虑铁损的感应电机动态数学模型,分析了铁损对按转子磁场定向矢量控制的影响,给出了动态和稳态两种补偿方案.然后从调节磁通水平的角度,提出了一种基于损耗模型的感应电机能量优化控制策略,并讨论了铁损等效电阻变化对优化控制的影响.仿真和实验结果表明,给出的补偿控制策略克服了经典矢量控制磁场定向及转矩控制不准确的缺陷;提出的的能量优化控制策略不但节能效果明显,而且具有寻优速度快、转矩和转速波动小等优点,为高性能要求的电动汽车电驱动系统高效运行提供了有效途径.     

基于Hamilton理论的可逆冷带轧机速度张力系统无张力计控制

基于反馈耗散Hamilton理论研究了可逆冷带轧机速度张力系统的无张力计控制问题. 首先,对系统速度张力外环(主轧机速度环和左、右卷取机张力控制环)进行预反馈控制, 并采用反馈耗散Hamilton理论完成了速度张力外环控制器的设计. 其次, 为了实现系统的无张力计控制及对摄动参数的自适应估计, 基于"扩张系统+反馈"方法完成了系统速度张力外环自适应状态观测器的设计. 再次, 为了实现可逆冷带轧机主轧机速度和左、右卷取机张力间的协调控制及对外扰不确定项的干扰抑制, 基于backstepping方法完成了系统电流内环鲁棒控制器的设计. 理论分析表明, 所提出的控制方法能够保证闭环系统的鲁棒稳定性. 最后, 基于某1422mm可逆冷带轧机速度张力系统的实际数据进行仿真, 并同串级PI控制方法相比较, 结果验证了本文所提方法的有效性.     

永磁同步电动机中混沌运动的部分解耦控制

永磁同步电动机在参数处于特定区域时存在混沌现象,混沌的存在将使电机的性能变差,因此要设法消除其混沌运动.电机中混沌的现有控制方法的控制目标只能为周期点或平衡点,不能满足实际需要.为了解决这个问题,设计了基于非线性反馈的永磁同步电动机中混沌现象的部分解耦控制.该方法以直轴和交轴电压为控制变量,通过电机状态的非线性反馈将直轴和交轴电流方程中的耦合项解耦,同时使得直轴和交轴电流可以跟踪设定值.这种控制方式的结果是使系统具有唯一稳定平衡点,而这个平衡点的位置可以根据实际要求设置为任意点.在任意时刻对处于混沌状态的永磁同步电动机进行部分解耦控制,受控系统将稳定于设定平衡点,从而实现混沌的控制.文中分析了控制参数与系统响应快速性之间的关系,为参数选择提供了指导.仿真结果表明了理论分析的正确性和该控制方法的有效性.     

考虑铁损的电动汽车用永磁同步电机Hamilton镇定控制

电动汽车用永磁同步电机(PMSM)工作于有限能量供电条件下,其铁损对驱动系统的影响不容忽略.对此,首先推导了考虑铁损的PMSM完整动态数学模型,并建立了其端口受控Hamilton模型;然后利用互联和阻尼配置及能量整形方法实现了考虑铁损的PMSM驱动系统的Hamilton镇定控制;最后分析了阻尼参数和铁损对电机转速的影响.仿真结果表明,Hamilton控制可实现系统的快速镇定;系统可有效抑制负载扰动;考虑铁损有助于提高电动汽车PMSM驱动系统的控制性能和控制精度.     

可逆冷带轧机速度张力系统的耗散Hamilton 控制

研究基于侵入与不变流形(I&I)自适应方法和非线性干扰观测器(NDO)的可逆冷带轧机速度张力系统耗散Hamilton控制问题。首先采用I&I自适应方法估计系统的摄动参数;其次,通过预反馈建立系统速度张力外环的耗散Hamilton模型,并利用互联和阻尼配置以及能量整形方法设计耗散Hamilton控制器;再次,选用NDO对系统电流内环的外扰进行观测,并引入设计的积分滑模控制器中进行补偿;最后将该方法应用于某1422 mm可逆冷带轧机速度张力系统中进行仿真,结果验证了所提出方法的有效性。     

矿用防爆柴油机无轨胶轮车检测系统建模

由于煤矿无轨辅助运输中有害气体排放和柴油机事故率高,由电池组供电的无轨橡胶轮胎电动车的弹簧来了。本文考虑了驱动系统,以提高电动汽车的性能。为适应煤矿复杂环境,无轨胶轮电动汽车基本结构分析基于三相交流感应电动机。在详细阐述了感应电动机的矢量控制理论后,在Matlab / Simulink中建立了带感应电动机转子的无轨胶轮电动车驱动系统的磁场定向矢量控制系统模型。仿真结果表明,所提出的控制算法允许驱动系统实现良好的稳态和动态性能。     

燃料电池车电机闭环DSP控制系统设计

燃料电池车作为新型能源汽车,已成为电动汽车发展的新潮流.通过研究设计和实验将现有燃料电池车电机开环控制系统改进为双闭环控制系统,并以DSP为核心完成了控制系统的软件设计和硬件设计,实验结果表明设计正确,满足燃料电池车性能要求.     

分布式电源在仿人机器人控制系统中的应用

为实现仿人机器人无缆工作的时间更长,设计了采用分布式电源的控制系统.仿人机器人关节电机驱动器采用动力电和数字电分开供电的方式,动力电主要为电机供电,而数字电主要为控制芯片供电,因而采用分布式电源方案,即由一个电池组对多个关节驱动器的数字电部分供电,而对单个关节驱动器的动力电部分由一个电池组供电.该方案在搭建的多电机控制...     

混合动力电动汽车的跟车控制与能量管理

混合动力电动汽车(Hybrid electric vehicles,HEVs)的能量管理问题至关重要,而混合动力电动汽车的跟车控制不仅涉及跟车效果与安全性,也影响着能量的高效利用.将HEVs的跟车控制与能量管理相结合,提出一种基于安全距离的HEVs车辆跟踪与能量管理控制方法.首先,考虑坡度、载荷变动建立了HEVs车辆跟...     

电动汽车TCS滑模控制器设计

针对电动汽车在冰雪低附着极端工况极易出现的驱动轮过度滑转问题,以电动汽车驱动电机转矩为控制变量,设计了一种电动汽车驱动防滑防牵引力控制系统(Traction control system,TCS)滑模控制器,控制器通过调节驱动电机转矩,将滑转率控制在目标值附近,使汽车持续获得最大路面附着,防止车轮过度滑转,对应用滑模控制出现的抖振问题,设计了一种改进的指数型趋近律,用以削弱系统抖振。仿真结果表明,设计的TCS滑模控制器通过控制驱动电机转矩能将汽车的滑转率控制在目标值附近,使得汽车持续获得最大的路面附着,充分抑制汽车打滑,提高了汽车行驶稳定性,在整个控制过程中驱动电机转矩和状态变量收敛快速且十分平滑,抖振削弱效果良好。     

电动汽车动力学控制研究进展

近年来随着全球资源、环境问题日益严峻,节能、环保的电动汽车得到快速发展。电动汽车采用电机驱动系统,具有转矩快速响应、易于精确测量、可实现动力分散控制、可实现制动能量回收等优点。充分挖掘并利用这些优点可显著提升车辆动力学控制性能。文中从电动汽车动力学控制运行参数的识别、动力学控制结构与方法两个角度综述了十多年来的研究成果,重点介绍了轮胎-路面接触条件识别方法、驱动防滑控制方法等。对车辆横向动力学控制,包括电子差速控制、直接横摆控制、底盘集成控制等研究现状也做了总结。最后对未来电动车辆动力学控制的发展方向作了几点展望。     

基于电机辅助的纯电动汽车模式切换控制策略

为了提高纯电动汽车动力系统的工作效率,提出了一种基于电机辅助的纯电动汽车模式切换控制策略。首先,在传统纯电动汽车结构基础上配置一个小功率电机,得到一种双电机型纯电动汽车;其次,在双电机型纯电动汽车各驱动和各再生制动模式下,对其动力系统进行动力学分析和能量平衡分析,得出了系统在各模式下的工作效率模型;然后,以使动力系统工作效率最大为原则,制定了模式切换控制策略,确定了车辆的目标运行模式和两电机的目标转矩;最后,在Advisor仿真平台CYC_NEDC循环工况下,对该模式切换控制策略进行仿真,结果表明,与传统纯电动汽车相比,该控制策略使动力系统的工作效率提高了约6%。     

基于dSPACE的EV电机系统SPS测试平台设计

为了更好地了解电动汽车电机系统的参数特性,提高电机系统的工作运行效率,基于dSPACE搭建了电动汽车电机系统半实物仿真测试平台。利用dSPACE软件和Matlab/Simulink搭建仿真测试模型,结合实际的动力电池和电机系统,完成平台的建立。通过测试平台在不同转速和转矩情况下,对电动汽车电机系统的驱动特性、制动特性和效率特性进行了实验测试研究,分析了特定工况点下电机系统直流母线电压和电流的响应特性,验证了响应的快速性。通过效率实验确定了高效工作区与电机转速、转矩的关系。因此,设计的测试平台可以很方便地进行电机驱动和制动特性的测试,确定电机的高效工作转速和转矩,对电动汽车驱动和制动行驶工况的选取具有重要意义。