并联混合动力汽车PMSM驱动电机的混沌现象及其控制研究

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混沌现象是指在一个确定性系统中,发生的一种看似无规则的随机运动,这种运动具有随机性、无序性和不可预知性等特征。混沌现象产生于简单的非线性系统,广泛存在于自然界中,是存在于一个确定性系统中有限维相空间的高度不稳定运动。  相比较于传统内燃机汽车,混合动力汽车具有节能、降低排放等优势,随着世界石油等能源的日趋紧张,混合动力汽车已成为研究热点。与混合动力汽车中的其它电机相比,由于永磁同步电机(PMSM)具有体积小、易于控制、不需要励磁绕组等优点,其已成为混合动力汽车驱动电机的应用热门。本文以并联混合动力汽车为研究对象,选用永磁同步电机为并联混合动力汽车驱动电机,当电机自身参数σ、γ处在一定范围之内和电机处于一定工况时,永磁同步电机会产生混沌运动。驱动电机发生混沌现象,不仅严重影响自身使用寿命,更会在电机与车辆传动系统接合之后,将这种随机、无序、无法预测的混沌运动传递到车辆传动系统中,导致车辆产生复杂、不稳定的运动,并会对车辆自身传动部件造成极大危害。  本文主要从以下几方面展开研究工作:  1、首先以混合动力汽车和电机混沌现象二者为背景,介绍了论文的研究背景、目的和意义;  2、以两相转子旋转坐标系(d-q坐标系)为基础,得到适用于分析永磁同步电机混沌特性的数学模型。在对并联混合动力汽车各种常见运行工况进行分析的前提下,对于自身参数σ、γ等处于一定范围内的电机,得出电机发生混沌现象时,该并联混合动力汽车所处的工作模式;  3、设计并联混合动力汽车的整车动力总成协调控制策略,并利用ADVISOR2002软件分析电机在ECE-NEDC循环工况下,电机自身混沌模型中参数σ、γ的变化规律。以此为基础,为控制电机的混沌运动,基于PID控制与模糊控制各自的优点,设计模糊PID控制器使电机混沌运动得到控制。并且以整车冲击度J为评价指标,来考察驱动电机混沌运动的控制对于整车行驶平顺性的影响;  4、通过基于dSPACE系统的实时硬件在环(HIL)试验,验证所设计电机混沌控制器的有效性。试验结果以整车冲击度J为指标,表明所设计混沌控制器可以降低整车冲击度J、提高车辆平顺性。
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