混合動(dòng)力汽車永磁同步電機(jī)電流滑模控制的研究.pdf

1、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是混合動(dòng)力汽車的關(guān)鍵部件?；旌蟿?dòng)力汽車永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)滿足轉(zhuǎn)矩輸出能力強(qiáng)、調(diào)速范圍寬、全速運(yùn)行范圍內(nèi)效率高、可靠性好等特定要求。永磁同步電機(jī)是多變量、非線性、強(qiáng)耦合的系統(tǒng)，對參數(shù)和干擾極為敏感，因此傳統(tǒng)的線性控制方法無法準(zhǔn)確描述系統(tǒng)的穩(wěn)動(dòng)態(tài)過程，難以保證電機(jī)在寬轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的運(yùn)行品質(zhì)。滑模變結(jié)構(gòu)控制是一種特殊的非線性控制，它具有響應(yīng)快速、魯棒性強(qiáng)、實(shí)現(xiàn)簡單等優(yōu)點(diǎn)，然而這種控制方法不可避免存在系統(tǒng)抖振，因而如何消除抖振成為

2、將滑?？刂评碚搼?yīng)用于實(shí)際電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵問題。因此，為了提高混合動(dòng)力汽車永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對參數(shù)變化和外部擾動(dòng)的魯棒性，本文圍繞電流滑?？刂圃谟来磐诫姍C(jī)最大轉(zhuǎn)矩電流比控制系統(tǒng)中的應(yīng)用展開研究工作，重點(diǎn)研究如何通過改進(jìn)趨近律、負(fù)載滑模觀測器和增益調(diào)度滑?？刂频确椒ㄏ魅跸到y(tǒng)抖振及改善系統(tǒng)抵抗負(fù)載擾動(dòng)特性。
　　 采用趨近律方法可以改善滑模運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)。本文分析比較了若干典型趨近律對于系統(tǒng)特性的影響，針對一般趨近律在接近滑模區(qū)

3、域時(shí)抖振較大、不能收斂于原點(diǎn)的問題，本文提出了一種具有時(shí)變切換增益的指數(shù)趨近律方法。該方法在切換增益中引入時(shí)變修正因子，使得切換增益在接近滑模面鄰域時(shí)始終保持為較小值，且在滑模運(yùn)動(dòng)階段能夠隨著系統(tǒng)狀態(tài)而趨近至零。所設(shè)計(jì)趨近律方法改善了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能，有效削弱了系統(tǒng)抖振。
　　 在滑?？刂葡到y(tǒng)中，切換增益系數(shù)的最小值只有隨著負(fù)載擾動(dòng)幅度的增大而增大，才能滿足滑動(dòng)模態(tài)存在性和可達(dá)性條件，以達(dá)到抵抗擾動(dòng)的目的。然而，增大切換增益將導(dǎo)致系

4、統(tǒng)抖振加劇。針對以上問題，本文采用滑模觀測器對負(fù)載擾動(dòng)進(jìn)行前饋補(bǔ)償。該負(fù)載擾動(dòng)觀測器選取關(guān)于轉(zhuǎn)速觀測誤差的滑模面，并根據(jù)負(fù)載擾動(dòng)觀測誤差自適應(yīng)調(diào)整觀測器切換增益，不僅保證了觀測器的魯棒性，而且削弱了負(fù)載觀測抖振。同時(shí)將負(fù)載擾動(dòng)觀測值前饋補(bǔ)償至電流滑?？刂破鬏敵龆耍褂幂^小切換增益即可滿足抵抗負(fù)載擾動(dòng)的要求，從而改善了負(fù)載擾動(dòng)時(shí)電流跟蹤響應(yīng)特性，顯著減小了系統(tǒng)抖振。
　　 在實(shí)際系統(tǒng)中，控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)要求能夠隨著外界環(huán)境、運(yùn)行

5、條件的變化而變化，以保證系統(tǒng)在全局運(yùn)行范圍內(nèi)具有滿意的控制性能。增益調(diào)度控制是一種解決非線性系統(tǒng)控制問題的有效方法。本文采用自適應(yīng)和增益調(diào)度相結(jié)合的方法對電流滑?？刂破鞯膮?shù)進(jìn)行整定。該方法通過自適應(yīng)律在線調(diào)整切換增益系數(shù)的邊界范圍，同時(shí)以關(guān)于直軸、交軸電流的積分滑模面函數(shù)作為調(diào)度變量，對切換增益系數(shù)、滑模面系數(shù)及邊界層厚度進(jìn)行增益調(diào)度。所設(shè)計(jì)方法克服了常規(guī)增益調(diào)度方法需要確定工作點(diǎn)及對大量參數(shù)尋優(yōu)的缺點(diǎn)，不但保證了系統(tǒng)魯棒性，而且提高