收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

电动汽车永磁同步电机模型预测控制技术研究

贾成禹  
【摘要】:永磁同步电机具有高效率、高功率密度等优点,在汽车工业中常用作电动汽车的牵引电动机。考虑到永磁同步电机驱动系统是一个多变量、非线性、强耦合的系统,对参数和干扰极为敏感,同时,在电动汽车电机驱动系统中具有高电压、大电流的特点,这些关系到整车安全的约束条件必须得到明确的强制执行。而电动汽车驱动系统新兴的要求是在满足系统约束的情况下实现快速动态响应和提供较高的稳态控制精度。模型预测控制在学术界和工业领域取得了巨大的成功,一直作为研究的热点,其显著的优点是它能够在解决最优控制问题时系统地考虑约束,从而允许控制过程在所允许的极限下运行。为此,本文围绕着将模型预测控制理论应用到电动汽车驱动系统开展研究,主要研究永磁同步电机的电流控制和转速控制问题,分别设计了相应的模型预测控制算法,涉及到建模及线性化、电机参数辨识、扰动观测器设计、负载转矩估计,以及实施模型预测控制所涉及的数值优化方法等方面内容。归纳总结了模型预测控制理论在交流传动领域应用的设计要点,分析了内置式永磁同步电机电流控制问题中的参数敏感性,为了给模型预测算法提供精准的数学模型,并结合所构造的预测模型的特点,引入在线辨识算法对敏感参数进行在线辨识,将辨识结果用于反电势和交叉耦合项的计算以及目标控制电压的获取,并以此构成模型预测算法中的状态参数向量。由于实时辨识的参数反映了被控对象的时变特性,因此有效的提升了模型预测控制算法的参数自适应性,采用参数辨识结合模型预测控制理论设计了电流控制器,并通过引入显式模型预测控制技术极大的简化了由模型预测问题引入的在线求解最优化问题的计算量。设计了鲁棒的电流模型预测控制算法,以应对永磁同步电机在实际运行中的由于参数变化及外部扰动引起的不确定性,在存在约束的情况下,通过扩张状态扰动向量,获得了状态和输入受约束的线性系统模型,设计了自适应的观测器对扰动和状态进行在线观测,在线扰动观测与模型预测控制的联合设计保证了无稳态误差的控制效果,同时给出对闭环系统稳定性,收敛性以及无稳态误差的证明,电流控制器采用显式模型预测控制技术进行设计,极大降低了在线计算的复杂度。为了克服传统级联结构的转速控制器难以系统的处理约束并实现总体控制目标最优的问题,本文提出了LPV-MPC的转速电流一体化模型预测控制算法。在分析永磁同步电机的转速控制动态模型和最优电流控制策略基础上,将永磁同步电机的动态状态空间模型在稳态运行点处线性化,通过变换得到了增量形式的转速控制预测模型,设计了扩展卡尔曼滤波器对负载转矩等未知参数进行估计,构成状态反馈,并系统的将约束条件纳入到MPC的迭代优化过程中,通过代价函数的惩罚作用,将系统状态引向目标工作点,该控制策略具有目标状态跟踪误差和控制动作行为的多目标最优调节的特点,同时克服了因模型参数不匹配以及外部扰动引起的稳态误差,实现了转速和电流的最优控制。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前18条
1 王春杰;李洲;;车用永磁同步电机模型预测控制仿真分析[J];自动化技术与应用;2017年08期
2 金硕;曹勇;赵文秀;马林;;电动汽车永磁同步电机无速度传感器矢量驱动系统的研究[J];辽宁工业大学学报(自然科学版);2015年01期
3 陈慧民;;电动汽车永磁同步电机堵转损坏机理分析及预防措施[J];大功率变流技术;2015年05期
4 罗德荣;曾智波;黄守道;陈自强;李建业;;电动汽车用永磁同步电机超前角弱磁控制[J];湖南大学学报(自然科学版);2011年03期
5 肖梦;;永磁同步电机直接转矩控制的仿真研究[J];数字技术与应用;2010年02期
6 彭海涛;何志伟;余海阔;;电动汽车用永磁同步电机的发展分析[J];微电机;2010年06期
7 王升平;温万昱;郭美华;;电动汽车用永磁同步电机散热设计与仿真试验[J];电机与控制应用;2020年07期
8 王春喜;;电动汽车用永磁同步电机设计方法及相关问题的研究[J];科技资讯;2015年09期
9 曹荣昌;永磁同步电机牵入同步分析[J];湘潭大学自然科学学报;1999年03期
10 姚学松;陶文勇;;某款电动汽车驱动用永磁同步电机噪声分析[J];电子产品世界;2019年12期
11 徐斌;;电动汽车用永磁同步电机设计[J];中小企业管理与科技(下旬刊);2016年03期
12 王建设;徐荣;孙友增;邹海荣;;基于有限元的永磁同步电机启动过程研究[J];自动化应用;2016年08期
13 史晓永;王步来;陈雪琴;高响;季文彪;高鹏;;永磁同步电机直接转矩控制系统的仿真研究[J];变频器世界;2014年06期
14 车景国;钱祥忠;;永磁同步电机直接转矩控制系统中温度的影响分析[J];机床与液压;2013年15期
15 朱军;韩利利;汪旭东;;永磁同步电机无位置传感器控制现状与发展趋势[J];微电机;2013年09期
16 孟高军;;永磁同步电机直接转矩控制的综述[J];电工电气;2012年05期
17 凌海波;陈跃东;孙书诚;陈孟元;;永磁同步电机无速度传感器直接转矩控制系统的建模与仿真[J];南阳理工学院学报;2012年04期
18 耿洁;陈振;刘向东;赖志林;;永磁同步电机的自适应逆控制[J];电工技术学报;2011年06期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 王正祥;于明湖;;压应力对压缩机用永磁同步电机铁损的影响及改善分析[A];2016年中国家用电器技术大会论文集[C];2016年
2 李风辉;董婷;;电动汽车用多相永磁同步电机的设计与分析[A];第十三届沈阳科学学术年会论文集(理工农医)[C];2016年
3 高儒;王韬;郝琦;宋文胜;葛兴来;;永磁同步电机直接转矩控制的零矢量作用分析与仿真研究[A];第七届中国高校电力电子与电力传动学术年会论文集[C];2013年
4 王丽梅;;电动汽车永磁同步电机控制器硬件设计[A];西南汽车信息:2011年上半年合刊[C];2011年
5 才立忠;吴卫楠;饶界;卢有君;李艳斌;;基于耦合场仿真的永磁同步电机噪声分析[A];2016中国汽车工程学会年会论文集[C];2016年
6 张立军;方杰;王心坚;孟德建;;永磁同步电机电磁振动多场耦合建模与分析[A];2016中国汽车工程学会年会论文集[C];2016年
7 徐煜昊;夏加宽;李天元;;电动汽车驱动用永磁同步电机的设计与分析[A];第十四届沈阳科学学术年会论文集(理工农医)[C];2017年
8 雷鸣凯;朱国昕;;永磁同步电机带遗忘因子的迭代学习控制[A];第十三届沈阳科学学术年会论文集(理工农医)[C];2016年
9 刘慧贤;王钊;李世华;;基于有限时间控制的永磁同步电机位置跟踪系统[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
10 于双和;杜佳璐;周丽娜;杨振强;;基于模糊逻辑的永磁同步电机调速方法设计与分析[A];2011年中国智能自动化学术会议论文集(第一分册)[C];2011年
11 梅妮;张波;黎剑源;;永磁同步电机直接转矩控制智能算法分析[A];2006中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文摘要集[C];2006年
12 程飞;过学迅;别辉;许涛;;电动车用永磁同步电机的双模糊控制研究[A];中国系统仿真学会第五次全国会员代表大会暨2006年全国学术年会论文集[C];2006年
13 刘伟元;朱晓青;;基于直接转矩控制的永磁同步电机控制系统研究与仿真[A];中国仪器仪表学会2008学术年会第二届智能检测控制技术及仪表装置发展研讨会论文集[C];2008年
14 杨容;卢智锋;吉田刚;;永磁同步电机的低速大转矩驱动方法探讨 摘要[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年
15 董新宇;赵希梅;;基于滑模控制的永磁同步电机直接转矩控制[A];第十四届沈阳科学学术年会论文集(理工农医)[C];2017年
16 张東星;杨霞;;一种改进的SVPWM永磁同步电机控制系统研究[A];第十二届沈阳科学学术年会论文集(理工农医)[C];2015年
17 杨静参;郭守仑;刘如意;曾金玲;宫健;孙晓吉;王金昊;;车用永磁同步电机转矩波动构成分析[A];2015中国汽车工程学会年会论文集(Volume1)[C];2015年
18 肖如晶;杨向宇;林清华;;新型双转子永磁同步电机的仿真与特性分析[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
19 林伟杰;刘栋良;吴秋轩;;基于矩阵变换器的永磁同步电机直接转矩控制[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
20 尹忠刚;钟彦儒;张瑞峰;曹钰;;永磁同步电机无速度传感器新颖控制策略综述[A];第三届数控机床与自动化技术专家论坛论文集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 贾成禹;电动汽车永磁同步电机模型预测控制技术研究[D];哈尔滨理工大学;2020年
2 李东;永磁同步电机的混沌控制方法研究[D];重庆大学;2008年
3 史婷娜;低速大转矩永磁同步电机及其控制系统[D];天津大学;2009年
4 王松;永磁同步电机的参数辨识及控制策略研究[D];北京交通大学;2011年
5 万援;脉冲发电机拖动用背绕式绕组高速永磁同步电机研究[D];哈尔滨工业大学;2019年
6 曾德鹏;多单元永磁同步电机无机械负荷间接测试方法研究[D];哈尔滨工业大学;2018年
7 于吉坤;高速永磁同步电机电磁分析与转子动力学研究[D];哈尔滨工业大学;2017年
8 胡耀华;电动汽车用内置式永磁同步电机的研究[D];南京航空航天大学;2017年
9 李福;永磁同步电机的改进型离散域电流控制策略研究[D];重庆大学;2018年
10 刘子剑;内嵌式永磁同步电机转子偏心故障诊断方法的研究[D];浙江大学;2018年
11 唐其鹏;永磁同步电机中低速无位置传感器控制技术研究[D];华中科技大学;2018年
12 刘莹;永磁同步电机模型预测控制策略研究[D];华中科技大学;2018年
13 林瑶瑶;永磁同步电机参数辨识方法与伺服控制技术研究[D];大连理工大学;2018年
14 于子淞;基于非线性补偿的永磁同步电机转矩脉动抑制方法研究[D];东北大学;2017年
15 吴文叶;新型漏磁可变式永磁同步电机的设计与研究[D];江苏大学;2019年
16 郭丽艳;内置式永磁同步电机的建模、分析与设计[D];天津大学;2017年
17 王东东;同步电机及虚拟同步电机的等效Lorenz模型及稳定性分析[D];华南理工大学;2017年
18 肖海峰;永磁同步电机精确控制方法及若干关键问题研究[D];西北工业大学;2016年
19 邓惟滔;永磁同步电机系统参数辨识与转矩波动抑制[D];天津大学;2017年
20 乔峰;永磁同步电机驱动系统几类自适应控制策略研究[D];山东大学;2018年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 杜翔宇;电动汽车用永磁同步电机仿真及其控制策略研究[D];上海交通大学;2015年
2 张清路;车载永磁同步电机控制系统设计[D];北京工业大学;2014年
3 石勇;电动汽车用永磁同步电机直接转矩控制的研究[D];武汉理工大学;2007年
4 徐哲皓;电动车用永磁同步电机直接转矩控制方法研究与实现[D];东北大学;2017年
5 谢云辉;永磁同步电机的模型预测控制研究[D];安徽大学;2020年
6 林莉;永磁同步电机单环模型预测控制转矩脉动抑制[D];西南交通大学;2017年
7 刘伟刚;基于直接转矩控制的电动汽车永磁同步电机控制系统研究与设计[D];重庆大学;2011年
8 徐福增;电动汽车用永磁同步电机设计及关键技术研究[D];沈阳工业大学;2012年
9 谷峪;电动汽车用永磁同步电机控制系统研究与设计[D];武汉理工大学;2007年
10 陈博闻;电动汽车用永磁同步电机电磁设计与高精度仿真建模研究[D];浙江大学;2020年
11 袁晟铧;永磁同步电机复合抗干扰控制[D];扬州大学;2017年
12 李志伟;永磁同步电机的模型预测控制研究[D];哈尔滨理工大学;2016年
13 朱莉红;电动车用三相永磁同步电机的设计与仿真优化[D];河北科技大学;2015年
14 刘晨晓;电动汽车用永磁同步电机的电磁场性能分析与研究[D];东北大学;2013年
15 黄芳艳;永磁同步电机的参数辨识及其模型预测控制研究[D];中南大学;2014年
16 温有东;电动汽车用永磁同步电机的研究[D];哈尔滨工业大学;2012年
17 王宝金;电动汽车永磁同步电机驱动及控制方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
18 赵雅楠;电动汽车用永磁同步电机无传感器矢量控制系统的研究[D];天津大学;2012年
19 马鹏昊;永磁同步电机直接转矩控制策略研究[D];兰州交通大学;2020年
20 唐海洋;基于自适应鲁棒滑模的永磁同步电机转速研究[D];桂林理工大学;2018年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 记者 陈正军;嵊州,奏响产业升级进行曲[N];绍兴日报;2017年
2 申军平 雷冬梅;永磁同步电机承担主牵引驱动[N];运城日报;2010年
3 张永法;F2TP永磁同步电机掀起节能革命[N];中国纺织报;2007年
4 刘文硕;永磁同步电机助推纺织机节能[N];中国工业报;2007年
5 杨建光;永磁同步电机牵引系统研发取得突破[N];人民铁道;2015年
6 刘文硕;高效永磁同步电机降低设备电力损耗[N];中国纺织报;2007年
7 吴涛;永铜选厂球磨机同步电机励磁装置改造成功[N];中国有色金属报;2005年
8 ;超高速防爆变频调速同步电机研制成功[N];中国技术市场报;2011年
9 本报记者 丁波;“上上下下”更绿色[N];解放日报;2005年
10 记者 李文峰 通讯员 姜尚昆 易臣;全球首套盾构机永磁同步电机交付[N];湖南日报;2016年
11 本报记者 孙春晓 通讯员 盖晓文;山电自主创新抢市场[N];淄博日报;2008年
12 记者 刘乐平 通讯员 岳焕;浙江GDP越来越“绿”[N];浙江日报;2015年
13 记者 谭华健 通讯员 黄奋敏;曹人靖获市科技重大贡献奖[N];中山日报;2011年
14 申银万国 邓飞 整理;非金属新材料:新能源汽车启动长周期复兴[N];证券时报;2014年
15 本报记者 朱卫国 孙燕;携手共创美好未来[N];济宁日报;2010年
16 文利;自主创新破题国产高端变频器[N];中国高新技术产业导报;2008年
17 见习记者 方芳;省委党校第55期厅干班学员来潭调研[N];湘潭日报;2010年
18 游弋 口述 通讯员 蒋金磊 张杰 本报记者 郭义伟 整理;用巧方法玩转“洋机器”[N];中国煤炭报;2019年
19 本报记者 周荣顺 通讯员 王永政 董晓玲;我市节能项目争取资金近亿元[N];淄博日报;2008年
20 本报记者 李玉亮;唯拥人才,才能高端制胜[N];莱芜日报;2014年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978