电动汽车无刷直流电机控制算法研究

发布时间：2017-09-09 01:43

  本文关键词：电动汽车无刷直流电机控制算法研究

  更多相关文章： 无刷直流电机 PI 模糊神经网络 电动汽车 驱动系统

【摘要】：随着社会的快速发展,汽车的市场保有量不断增加,给环境带来很大的污染。随着人们环保意识的增强,电动汽车以其零排放、低噪声、操作灵便等优点引起人们广泛关注,电动汽车的关键技术是电机和电机驱动系统。研究驱动控制算法对于提高电动汽车的运行效率及汽车的整体性能有着重要意义。本文从电动汽车对驱动电机性能的要求出发,通过对应用非常广泛的直流无刷电机的工作原理、机械特性、驱动方法进行分析,建立了无刷直流电机的数学模型;然后,采用转速电流双闭环控制策略,研究了电机控制系统方案和硬件结构。传统的双闭环控制系统采用双PI控制器,存在抗扰动能力较差,响应时间过长,调节精度较低,鲁棒性较差等不足。本文在电流环采用PI控制器的基础上,对转速环的控制算法做了重点研究。通过MATELAB/Simulink建立仿真环境,对转速环采用PI和模糊神经网络情况下,系统参数采用相同的设置,系统在低速给定、高速阶跃工况下进行仿真分析对比。紧接着又对系统在突加扰动、负载突变、电机急加减速工况下仿真对比。结果表明,具有逻辑推理、自学习能力等特点的模糊RBF神经网络控制算法具有相对速度快、抗干扰能力强、调节精度高等优点。
【关键词】：无刷直流电机 PI 模糊神经网络 电动汽车 驱动系统
【学位授予单位】：河北科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 课题的研究背景及意义9
• 1.2 国内外电动汽车的发展现状9-11
• 1.3 直流无刷电机及其控制系统的发展现状11-12
• 1.4 本文主要研究的内容12-13
• 第2章 无刷直流电机工作原理与数学模型13-29
• 2.1 电动汽车对电机的要求13-14
• 2.1.1 电动汽车对电机的控制系统的要求13
• 2.1.2 电动汽车对电机本体的要求13-14
• 2.2 电动汽车驱动电机选型14-16
• 2.2.1 驱动电机的功率选择14
• 2.2.2 驱动电机的转速选择14-15
• 2.2.3 驱动电机的转矩选择15
• 2.2.4 驱动电机的选择15-16
• 2.3 无刷直流电机的结构和工作原理16-20
• 2.3.1 无刷直流电机的结构16-18
• 2.3.2 无刷直流电机的工作原理18-20
• 2.4 无刷直流电机数学模型20-24
• 2.4.1 无刷直流电机微分方程模型20-22
• 2.4.2 无刷直流电机的传递函数模型22-24
• 2.5 BLDCM的特性分析24-27
• 2.5.1 工作特性24-25
• 2.5.2 调节特性25-26
• 2.5.3 机械特性26-27
• 2.6 本章小结27-29
• 第3章 电动汽车的电机驱动系统设计29-41
• 3.1 无刷直流电机的调速方式29-30
• 3.2 刷直流电机驱动控制策略选择30-34
• 3.2.1 转矩控制策略30-31
• 3.2.2 电压控制策略31-33
• 3.2.3 转速控制策略33-34
• 3.3 电机驱动控制系统方案34-35
• 3.3.1 电机驱动控制系统整体结构34
• 3.3.2 电机驱动控制系统双闭环的结构34-35
• 3.4 控制系统硬件结构电路设计35-40
• 3.4.1 DSP数字控制芯片35-36
• 3.4.2 MOSFET驱动电路设计36-37
• 3.4.3 过压保护电路37-38
• 3.4.4 光耦隔离电路38-39
• 3.4.5 位置检测电路39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 无刷直流电机的速度控制方法研究41-51
• 4.1 模糊控制算法论证41-43
• 4.1.1 模糊控制介绍41
• 4.1.2 模糊控制器结构41-43
• 4.2 神经网络控制43-47
• 4.2.1 径向基神经网络模型44-45
• 4.2.2 RBF网络的学习算法45-47
• 4.3 模糊RBF神经网络控制实现47-50
• 4.4 本章小结50-51
• 第5章 电动汽车电机驱动算法仿真研究51-63
• 5.1 Matlab/Simulink仿真平台介绍51
• 5.2 无刷直流电机仿真模型模块51-54
• 5.2.1 直流无刷电机本体52
• 5.2.2 反电动势模块的设计52-53
• 5.2.3 电压逆变器模块53-54
• 5.3 PI控制系统仿真分析54-57
• 5.3.1 PI控制系统低速给定仿真55-57
• 5.3.2 PI控制系统高速阶跃仿真57
• 5.4 模糊RBF神经网络控制系统仿真与分析57-60
• 5.4.1 基于模糊RBF神经网络控制系统的低速仿真58-60
• 5.4.2 模糊RBF神经网络的高速阶跃仿真60
• 5.5 控制系统扰动和加减速情况下的仿真分析60-62
• 5.5.1 给定转速信号扰动下的仿真61
• 5.5.2 负载突变情况下的仿真61-62
• 5.5.3 电机加减速仿真分析62
• 5.6 仿真分析及结论62-63
• 结论63-65
• 参考文献65-71
• 致谢71-73
• 个人简历73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 龚豪;;浅谈汽车尾气对空气质量的影响[J];科技创业家;2013年24期

2 胡云宝;王加祥;曹闹昌;王瑛;;基于RBF神经网络无刷直流电机调速系统[J];微电机;2013年01期

3 宰文姣;;无刷直流电动机驱动控制电路的设计和实现[J];微特电机;2013年01期

4 雷金莉;窦满峰;张振华;;永磁无刷直流电机数字控制系统设计与DSP实现[J];制造业自动化;2013年02期

5 白云;郭阳宽;祝连庆;那云哠;孟晓辰;;基于DSP的无刷直流电机速度控制系统设计[J];制造业自动化;2013年02期

6 张烨;;直流无刷电机的应用与发展前景[J];中国科技信息;2013年02期

7 肖军;;解读直流无刷永磁电机[J];电气工程应用;2012年04期

8 方力;张建华;;电动车用无刷直流电机模糊自整定控制器设计[J];微电机;2012年03期

9 夏长亮;方红伟;;永磁无刷直流电机及其控制[J];电工技术学报;2012年03期

10 张磊;许挺;江道灼;梁一桥;;电动汽车与传统汽车排放性对比分析[J];浙江电力;2012年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 卢军;电动汽车中直流无刷电机驱动系统研究[D];安徽理工大学;2014年

2 宋洪宁;电动汽车用无刷直流电机控制器设计与实现[D];山东大学;2014年

3 陈风凯;无刷直流电机控制系统的研究与设计[D];广东工业大学;2014年

4 冀国威;电动汽车永磁无刷直流电机驱动控制系统研究[D];东北大学;2013年

5 邹发明;并联式混合动力汽车动力系统参数设计与能量管理策略研究[D];重庆交通大学;2013年

6 丁祥;永磁无刷直流电机直接转矩控制系统的设计研究[D];湖南大学;2009年

，

本文编号：817562