模糊控制在纯电动汽车直流无刷电机上的应用

模糊控制在纯电动汽车直流无刷电机上的应用打开文本图片集摘要：为了改善纯电动汽车在直流无刷电机控制下的扰动性能，文中在传统 PI 的基础上将模糊算法加入电机的数学模型中，通过 MATLAB/SIMULINK 将模糊控制器和传统的 PI 控制器进行仿真对比。实验结果表明：当受到扰动时模糊控制器能够迅速恢复稳定。关键词：纯电动汽车；直流无刷电机；模糊控制；MATLAB 仿真电动汽车的性能优越的参考指标之一为驱动性能，而驱动性能的优越取决于电机。由于直流无刷电机具有质量轻、结构简单、效率高、高可靠性等优点[1]，现已被作为纯电动汽车电机的首选。与其他电机相比，直流无刷电机调速系统是一个多变量、强耦合的复杂系统，所以使用传统的PI 难以满足一些高性能、高精度的场合[2-3]。文献[4]将模糊控制加入传统 PI 当中，该控制器能够提高系统的控制精度，从而能较好地满足实际生产需求。本文通过 MATLAB/SIMULINK 将模糊控制器加入 PI 控制器当中，较好地解决了直流无刷电机强耦合问题，从而达到纯电动汽车在行驶时突然改变负载能够迅速恢复稳定的要求。1BLDCM 的工作原理直流无刷电机的绕组方式有 Y 型连接和三角形连接两种。本文采纳 Y型连接方式，同时三相绕组主回路采纳三相全桥电路。主要是三相半桥的单个开关管只能控制一相的通断，因此各相电枢绕组的通电时间只为一个周期的三分之一，从而导致部分元器件没有发挥作用。本文采纳三相全桥二二导通的 BLDCM，电路如图 1[5]。两两导通工作即任意时刻只有 2 个功率管处于导通状态，其共有 6 种工作状态。每个周期内，电机每隔 600 电角度换向一次，每相绕组正反导通各 1200 电角度[6]开关元器件的导通顺序为V1V4，V1V6，V3V6，V3V2，V5V2，V5V4。由于电机为三相完全对称，故每相产生的转矩大小相等，且其合成转矩为单相转矩的[3]倍。2BLDCM 的数学模型在模糊 PI 控制模块的基础上通过把计算误差变化率与误差同时添加到控制器中构成参数自整定模糊 PI 控制模块，通过控制器对参数进行调节，从记忆模块中获得的上一时刻调整量与传统的 PI 参数初值相加，从而得到参数实时在线修正的目的。改进后的控制器模块如图 3 所示：4 仿真实验结果及分析仿真使用的无刷直流电机参数如下：额定电压 UN=12V；额定转速nN=3000r/min；额定转矩 TN=0.03N·m；转动惯量 J=0.9 某 10-5kg·m2；定子相绕组自感 L=0.21 某 10-3H；相绕组电阻 R=0.6Ω，极对数 p=8。给定...