[發(fā)明專利]一種用于電動(dòng)汽車的速度脈動(dòng)抑制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810144375.3
• 申請日: 2018-02-11
• 公開（公告）號(hào): CN108418487B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余海濤;王琦
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P21/05
• 分類號(hào): H02P21/05
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開了一種用于電動(dòng)汽車的速度脈動(dòng)抑制方法，首先建立電動(dòng)汽車內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩電流比矢量控制系統(tǒng)模型，通過編碼器獲得電機(jī)轉(zhuǎn)子速度和位置信息，提出了一種無模型網(wǎng)絡(luò)的雙啟發(fā)式自適應(yīng)動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法，通過對傳統(tǒng)算法進(jìn)行改進(jìn)，省去了一個(gè)模型網(wǎng)絡(luò)，并聯(lián)合傳統(tǒng)PI控制算法，用于電動(dòng)汽車內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)速度控制，在電動(dòng)汽車啟動(dòng)過程中，使用傳統(tǒng)PI控制算法，在電動(dòng)汽車穩(wěn)定運(yùn)行，出現(xiàn)速度脈動(dòng)時(shí)，切入無模型網(wǎng)絡(luò)的雙啟發(fā)式自適應(yīng)動(dòng)態(tài)規(guī)劃控制算法，即保證了電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力，又實(shí)現(xiàn)了對電動(dòng)汽車運(yùn)行過程中的速度脈動(dòng)抑制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到一種用于電動(dòng)汽車的速度脈動(dòng)抑制方法，具體涉及無模型網(wǎng)絡(luò)的雙啟發(fā)式動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法。

背景技術(shù)

隨著不可再生能源的逐漸消耗，價(jià)格不斷攀升、環(huán)境污染日益嚴(yán)重，新能源電動(dòng)汽車技術(shù)和持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略勢在必行。而電動(dòng)車的發(fā)展關(guān)鍵在于研究新型的動(dòng)力能源的同時(shí)，進(jìn)一步提高電動(dòng)車的可靠性和穩(wěn)定性，著重在于電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)的性能。新能源電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)大多采用內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)(IPMSM)，在永磁同步電機(jī)分類中，內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)由于永磁體嵌入磁鋼內(nèi)部，具有更強(qiáng)的可靠性，和更高的調(diào)速范圍。內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)的直軸電感和交軸電感不相等，電機(jī)的磁阻轉(zhuǎn)矩可以使電動(dòng)車獲得更大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，同時(shí)內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)比表貼式永磁同步電機(jī)更容易實(shí)現(xiàn)弱磁擴(kuò)速控制。

對于內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)，最大轉(zhuǎn)矩電流比(MTPA)矢量控制方法能更加有效的利用磁阻轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)更最小銅損，無論日常電動(dòng)車還是工程用車均是較為理想的控制策略。傳統(tǒng)IPMSM的最大轉(zhuǎn)矩電流比矢量控制方法，通常由PI控制算法輸出電機(jī)的參考轉(zhuǎn)矩，PI控制算法具有編程簡單、響應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)。但是PI控制算法參數(shù)需要離線調(diào)整，且存在經(jīng)典控制理論的固有缺陷，對系統(tǒng)參數(shù)變化和外界擾動(dòng)過于敏感，魯棒性較差。在電動(dòng)汽車長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行后，電機(jī)參數(shù)變化，PI算法控制效果不佳，造成電機(jī)轉(zhuǎn)速脈動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明提供一種用于電動(dòng)汽車的速度脈動(dòng)抑制方法，當(dāng)電動(dòng)汽車為啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)，電動(dòng)汽車外環(huán)采用傳統(tǒng)PI控制算法，輸出為內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)的參考轉(zhuǎn)矩，在電動(dòng)汽車長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行后，切換為無模型網(wǎng)絡(luò)的雙啟發(fā)式動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法，此時(shí)，無模型網(wǎng)絡(luò)的雙啟發(fā)式動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法已經(jīng)過充分的訓(xùn)練，可以準(zhǔn)確的輸出內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)的參考轉(zhuǎn)矩。

技術(shù)方案：本發(fā)明的用于電動(dòng)汽車的速度脈動(dòng)抑制方法，包括以下步驟：

步驟1：初始化無模型網(wǎng)絡(luò)的雙啟發(fā)式動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法的評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)率、控制網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，根據(jù)系統(tǒng)的跟蹤誤差，設(shè)計(jì)外部強(qiáng)化學(xué)習(xí)信號(hào)；

步驟2：通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)正向傳輸，計(jì)算評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)的輸出和控制網(wǎng)絡(luò)輸出，所述評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)的輸出為性能指標(biāo)函數(shù)對狀態(tài)變量的導(dǎo)數(shù)其中t表示當(dāng)前時(shí)刻，J(t)為性能指標(biāo)函數(shù)，x(t)為狀態(tài)變量；

步驟3：計(jì)算評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)誤差，通過評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)誤差對評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值進(jìn)行在線調(diào)整；

步驟4：電動(dòng)汽車進(jìn)入運(yùn)行工作狀態(tài)，根據(jù)編碼器實(shí)時(shí)采集的實(shí)時(shí)速度ω^*(t)，按以下方式進(jìn)行實(shí)時(shí)處理：

當(dāng)檢測到電機(jī)轉(zhuǎn)速ω_r＞ω^*(t)＞0，判斷電動(dòng)汽車為啟動(dòng)狀態(tài)，電動(dòng)汽車外環(huán)控制算法切換為PI控制算法，得到PI控制算法輸出為內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)的參考轉(zhuǎn)矩T^*，然后進(jìn)入步驟6，其中ω_r為速度閾值；

當(dāng)檢測到電機(jī)轉(zhuǎn)速ω^*(t)＞ω_r，判斷電動(dòng)汽車為穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，然后進(jìn)入步驟5；

步驟5：電動(dòng)汽車外環(huán)控制算法切換為無模型網(wǎng)絡(luò)的雙啟發(fā)式動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法，計(jì)算控制網(wǎng)絡(luò)誤差，對控制網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行在線調(diào)整，得到最優(yōu)控制率，即電動(dòng)汽車內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)的參考轉(zhuǎn)矩T^*；