增程式电动汽车电力驱动系统建模及鲁棒自适应控制研究

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化石能源的日益短缺和大气中有害物质的逐渐增多已成为当今世界不争的事实。作为缓解能源和环境问题的重要途径之一,大力推进电动汽车的研究已经成为汽车工业的主要发展方向。作为过渡车型的增程式电动汽车既解决了纯电动汽车续驶里程的问题,又降低了对化石能源的依赖,且减少了有害物质的排放,是目前最好的选择之一。本文以增程式电动汽车为研究对象,围绕考虑路面摩擦系数影响的电力驱动系统鲁棒自适应控制、考虑退磁现象的永磁同步电动机转速自适应控制、增程器发电频率控制硬件在环仿真试验研究三部分展开,旨在进一步提升增程式电动汽车的运行性能。具体研究工作如下:电力驱动系统作为增程式电动汽车的核心部分,其控制性能的优劣直接关系到增程式电动汽车的高效平稳运行。而电力驱动系统的控制性能又受到路面摩擦系数不确定性的影响。为此,本部分建立了考虑路面摩擦系数影响的电力驱动系统动态模型,将路面摩擦系数建模为一个未知常数与扰动量之和;基于建立的电力驱动系统动态模型和李雅普诺夫方法,设计了车速跟踪鲁棒自适应控制器;搭建了电力驱动系统数值仿真平台,并给出了所设计鲁棒自适应控制器的有效性验证。永磁同步电动机作为电力驱动系统的核心部件,其运行的平稳性直接决定电力驱动系统的控制性能。而永磁同步电动机运行的平稳性又受到永磁体退磁现象的影响。为此,本部分通过将永磁同步电动机永磁体的磁通建模为一个未知常数来刻画其退磁现象;基于永磁同步电动机的动态模型和李雅普诺夫方法,设计了考虑退磁现象的转速自适应跟踪控制器;搭建了永磁同步电动机数值仿真平台,并验证了所设计转速跟踪自适应控制器的有效性。增程式电动汽车在增程模式下,增程器发电频率的稳定性是电力驱动系统良好控制性能的有力保障。为此,本文基于d SPACE实时仿真系统搭建了增程器发电频率控制硬件在环仿真试验平台,并设计了以发电频率跟踪为目标的PI控制器。试验结果表明,所设计的PI控制器实现了增程器发电频率的精确跟踪。
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