电动汽车电驱动总成机电耦合振动特性及其扭振主动控制研究

发布时间：2023-12-02 16:29

　　随着人们对电动汽车性能要求越来越高,电驱动系统也从早期的简单耦合发展成如今的电机、减速器、控制系统三合一电驱动总成。此种三合一电驱动系统取消了传统的联轴器连接,将电机与齿轮箱直接耦合,其集成设计与制造大幅提高了驱动系统效率、功率密度,降低了体积、质量,同时带来了电机轴扭振问题。因此建立机电耦合模型,研究其耦合振动机理,对于系统扭振抑制有重要指导意义。首先,根据电驱动总成结构,建立齿轮传动系统、动态电机以及电机控制的动态机电耦合模型。模型综合考虑了负载、电机扭矩输入、啮合误差、齿侧间隙等诸多内外激励,推导了机电耦合动力学方程。针对两种不同控制方式,分析两种控制下电机输出特性。然后,通过推导的机电耦合动力学方程建立系统状态空间方程,从而求得了系统传递函数。根据传递函数获取了系统零极点图与Bode图,分析系统振动机理。分别对有传动系统、无传动系统的模型进行动力学仿真,综合对比两者动力学特性,研究了传动系统对电机特性的影响。获取模型的振动特性以及动态啮合力,通过傅里叶变换得出各个频率对机电特性的影响。根据原有控制系统,研究了转速环带宽、电流环带宽等控制参数对机电耦合振动特性的影响。最后,综合线...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 研究目的与意义
    1.3 电驱动总成机电耦合振动及其抑制研究发展现状
        1.3.1 电驱动总成机电耦合振动
        1.3.2 机电耦合振动抑制
    1.4 本文主要研究内容
2 动力总成机电耦合系统建模
    2.1 引言
    2.2 动态电机模型
        2.2.1 永磁同步电机数学模型
        2.2.2 永磁同步电机坐标变换
    2.3 PMSM矢量控制
        2.3.1 永磁同步电机矢量控制
        2.3.2 PI参数整定
        2.3.3 SVPWM算法
    2.4 齿轮系统动力学模型
        2.4.1 齿轮副扭转振动模型
        2.4.2 时变啮合刚度激励
        2.4.3 啮合误差激励
        2.4.4 齿侧间隙激励
        2.4.5 传动轴等效模型
    2.5 机电耦合动力学模型
        2.5.1 机电耦合动力学模型建立
        2.5.2 不同控制下电机输出动态性能比较
    2.6 本章小节
3 机电耦合振动特性及其参数影响研究
    3.1 引言
    3.2 机电耦合振动机理
    3.3 机电耦合扭转振动研究
        3.3.1 阶跃载荷下扭转振动研究
        3.3.2 冲击载荷下扭转振动研究
    3.4 控制参数对机电耦合扭转振动影响
        3.4.1 转速环带宽对机电耦合扭转振动影响
        3.4.2 电流环带宽对机电耦合扭转振动影响
    3.5 本章小结
4 基于ADRC电流补偿扭振抑制主动控制研究
    4.1 引言
    4.2 ADRC控制器设计
        4.2.1 混合型ADRC原理
        4.2.2 线性扩张状态观测器
        4.2.3 非线性状态误差反馈
    4.3 基于ADRC电流补偿主动控制
        4.3.1 ADRC电流补偿主动控制原理
        4.3.2 ADRC电流补偿器仿真模型以及参数整定
    4.4 ADRC电流补偿主动控制下仿真分析
        4.4.1 阶跃载荷下仿真分析
        4.4.2 冲击载荷下仿真分析
    4.5 试验测试
    4.6 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 研究不足与展望
参考文献
附录
    A.作者在攻读学位期间发表的论文目录:
    B.作者在攻读学位期间参与的科研项目:
    C.学位论文数据集:
致谢



本文编号：3870045