[發(fā)明專利]考慮鐵損的電動(dòng)汽車異步電機(jī)模糊自適應(yīng)動(dòng)態(tài)面控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510465737.5
• 申請(qǐng)日: 2015-07-31
• 公開（公告）號(hào): CN104993760B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于金鵬;馬玉梅;于海生;山炳強(qiáng);李琪煒;史發(fā)濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P21/00
• 分類號(hào): H02P21/00
• 代理公司: 濟(jì)南舜源專利事務(wù)所有限公司37205
• 代理人: 朱玉建

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于動(dòng)汽車電機(jī)調(diào)速控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種考慮鐵損的電動(dòng)汽車異步電機(jī)模糊自適應(yīng)動(dòng)態(tài)面控制方法。

背景技術(shù)

國際金融危機(jī)以來，美、歐、日、韓等發(fā)達(dá)國家都在推動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展,全球范圍內(nèi)形成了發(fā)展新能源汽車的又一輪熱潮。在所有技術(shù)創(chuàng)新中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)具有極其重要的地位,因?yàn)槲磥淼尿?qū)動(dòng)方式必須具有能耗低、更環(huán)保、更具有可持續(xù)性等特點(diǎn)。

電動(dòng)汽車包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)力傳動(dòng)等機(jī)械系統(tǒng)和完成既定任務(wù)的工作裝置等。電機(jī)驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的核心，也是區(qū)別于內(nèi)燃機(jī)汽車的最大不同點(diǎn)。電動(dòng)汽車是汽車工業(yè)的一個(gè)重要分支，電動(dòng)汽車的發(fā)展對(duì)于能源安全以及環(huán)境保護(hù)有著重大的意義。近年來，對(duì)于電動(dòng)汽車的關(guān)注日益增高，與此同時(shí)，對(duì)高效、可靠、經(jīng)濟(jì)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的需求也日益緊迫。因此，電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的研究受到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。

在過去的幾十年中，異步電動(dòng)機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，可靠性高和耐用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代電動(dòng)汽車領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。然而，由于其動(dòng)態(tài)模型存在非線性、多變量等特點(diǎn)，異步電機(jī)的控制相當(dāng)復(fù)雜。除此之外，為了實(shí)現(xiàn)速度的有效、準(zhǔn)確控制，必須考慮鐵磁損耗對(duì)電機(jī)的影響，這樣將不可避免地增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。因此，很多的控制策略已經(jīng)被提出來應(yīng)用于考慮鐵損的異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，比如：滑模控制，輸入輸出反饋線性化控制，直接轉(zhuǎn)矩控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，反步法控制等等。

在控制不確定非線性系統(tǒng)，尤其是那些不滿足特定條件的系統(tǒng)方面，反步控制方法被認(rèn)為是最常用的控制方法之一。這種控制設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是使用虛擬控制變量來使原來的高階系統(tǒng)簡單化；與此同時(shí)，通過選擇一個(gè)合適的Lyapunov函數(shù)，可以系統(tǒng)地得到控制輸出。然而，傳統(tǒng)反步控制中對(duì)虛擬控制函數(shù)進(jìn)行連續(xù)求導(dǎo)，容易引起“計(jì)算爆炸”問題。為了克服這個(gè)問題，2000年美國學(xué)者Swaroop D等人首次提出了動(dòng)態(tài)面技術(shù)。結(jié)合動(dòng)態(tài)面技術(shù)的反步控制方法將虛擬控制函數(shù)經(jīng)過一階低通濾波處理，得到了新的控制變量，避免了對(duì)虛擬函數(shù)的連續(xù)求導(dǎo)，從而克服了傳統(tǒng)反步設(shè)計(jì)的“計(jì)算爆炸”問題。

模糊邏輯系統(tǒng)在處理未知非線性函數(shù)方面的能力引起了國內(nèi)外控制界的廣泛關(guān)注,并用于具有高度非線性和不確定性的復(fù)雜控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。反步技術(shù)與自適應(yīng)模糊控制相結(jié)合是一種有效的非線性控制方法。該方法通過利用模糊邏輯系統(tǒng)逼近系統(tǒng)中的高度非線性函數(shù),并結(jié)合自適應(yīng)和反步技術(shù)構(gòu)造控制器，該方法已經(jīng)成功的應(yīng)用到交流傳動(dòng)系統(tǒng)的相關(guān)控制中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種考慮鐵損的電動(dòng)汽車異步電機(jī)模糊自適應(yīng)動(dòng)態(tài)面控制方法，利用模糊邏輯系統(tǒng)逼近異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的未知非線性函數(shù)，使用自適應(yīng)反步法來構(gòu)造控制器，通過將動(dòng)態(tài)面控制技術(shù)與自適應(yīng)模糊反步法結(jié)合起來，來實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電機(jī)速度的控制。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

考慮鐵損的電動(dòng)汽車異步電機(jī)模糊自適應(yīng)動(dòng)態(tài)面控制方法，包括如下步驟：

a在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)(d-q)下建立考慮鐵損的異步電機(jī)的動(dòng)態(tài)模型

其中，ω_r為異步電機(jī)轉(zhuǎn)子角速度；J為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；T_L為負(fù)載轉(zhuǎn)矩；ψ_d為轉(zhuǎn)子磁鏈；n_p為極對(duì)數(shù)；i_qs,i_ds為q,d軸定子電流；i_qm,i_dm分別為q,d軸勵(lì)磁電流；u_qs,u_ds為異步電機(jī)q,d軸定子電壓；L_m為互感；L_1r,L_1s分別為定轉(zhuǎn)子漏感；R_s,R_r,R_fe分別為異步電機(jī)定、轉(zhuǎn)子及鐵損等效電阻；

為了簡化上述動(dòng)態(tài)模型，定義如下變量：

則考慮鐵損的異步電機(jī)的動(dòng)態(tài)模型表示為：

其中，

b根據(jù)反步法原理，設(shè)計(jì)考慮鐵損的異步電機(jī)模糊自適應(yīng)動(dòng)態(tài)面控制器

定義系統(tǒng)誤差變量如下：