并聯(lián)混合動力汽車PMSM驅(qū)動電機(jī)混沌運(yùn)動控制

陶建君

江蘇大學(xué)汽車學(xué)院

并聯(lián)混合動力汽車PMSM驅(qū)動電機(jī)混沌運(yùn)動控制

陶建君

江蘇大學(xué)汽車學(xué)院

針對并聯(lián)混合動力汽車PMSM驅(qū)動電機(jī)控制過程存在混沌運(yùn)動現(xiàn)象，提出一種基于OGY算法的混沌控制算法。建立電機(jī)數(shù)學(xué)模型，分析電機(jī)參數(shù)對性能影響，建立電機(jī)控制數(shù)學(xué)模型，在Matlab/Simulink環(huán)境下進(jìn)行仿真分析。仿真結(jié)果顯示并聯(lián)混合動力汽車PMSM驅(qū)動電機(jī)性能明顯提升。

摘要：并聯(lián)混合動力汽車PMSM驅(qū)動電機(jī)；混沌；控制

引言

混合動力汽車作為一種汽車工業(yè)的新技術(shù)，具有低污染和低油耗的特點(diǎn)，已成為國際、國內(nèi)汽車發(fā)展的新熱點(diǎn)。電機(jī)系統(tǒng)作為混合動力汽車的一個子系統(tǒng)，不僅能夠驅(qū)動汽車行駛，還能將汽車制動過程中的部分動能和勢能回收并儲存起來，在汽車啟動和加速時加以利用。驅(qū)動電機(jī)也是再生制動系統(tǒng)中的主要部件，在混合動力汽車中起著至關(guān)重要的作用，對其進(jìn)行研究具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。永磁同步電機(jī)具有高效、高功率密度以及良好的調(diào)速性能，正逐步成為混合動力汽車傳動中所使用的首選電機(jī)。

目前并聯(lián)混合動力汽車PMSM研究主要針對電機(jī)性能參數(shù)優(yōu)化以及電機(jī)性能控制，對電機(jī)混沌運(yùn)動缺乏相應(yīng)研究。本文以并聯(lián)混合動力汽車PMSM驅(qū)動電機(jī)為研究對象，針對PMSM驅(qū)動電機(jī)運(yùn)行過程存在的混沌現(xiàn)象進(jìn)行運(yùn)動控制，并提出OGY混沌控制算法，在原有驅(qū)動電機(jī)基礎(chǔ)上提升了電機(jī)穩(wěn)定性和

1 PMSM數(shù)學(xué)建模

本文整車驅(qū)動電機(jī)為表貼式永磁同步電機(jī)(PMSM)，其輸入電壓為幅值為220V的三相電壓Ua,Ub,Uc由A-B-C靜止坐標(biāo)系與d-q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系之間的關(guān)系，并通過仿射變換和時間變換，得到電機(jī)在兩相旋轉(zhuǎn)d-q坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型：

式中：id, iq, ud, uq為d, q軸電流和電壓，ωm為轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度，TL為電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩。

其電壓方程為：

轉(zhuǎn)矩方程為：

2 OGY混沌控制算法

OGY (E.Ott， C.Grebogi， J.A.Yorke) 基于混沌吸引子中鑲嵌有無數(shù)個不穩(wěn)定的周期軌道的理論基礎(chǔ)，利用混沌運(yùn)動對很小的參數(shù)擾動敏感和混沌運(yùn)動的遍歷性，給混沌運(yùn)動系統(tǒng)一個較小的參數(shù)擾動控制量，把系統(tǒng)運(yùn)動狀態(tài)控制到某一周期軌道。其控制流程為，以二維離散混沌系統(tǒng)為例：

在不動點(diǎn)附近對式(4)描述的混沌系統(tǒng)線性化，得到一個映射：

由式(5)，可把式(7)改寫為

因?yàn)閜與有關(guān)，每步迭代要計(jì)算p，控制由調(diào)節(jié)p的值來實(shí)現(xiàn)，使混沌系統(tǒng)的狀態(tài)穩(wěn)定到不動點(diǎn)。為使式(8)成立，需，充分小，如，令，這時系統(tǒng)再次進(jìn)入混沌運(yùn)動狀態(tài)，由混沌運(yùn)動的遍歷性，系統(tǒng)的狀態(tài)將再次回到的鄰域，控制系統(tǒng)重新啟動。

3 仿真

在PMSM數(shù)學(xué)建?；A(chǔ)上建立相應(yīng)Simulink仿真模型，并搭建OGY混沌控制器，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行整車動力學(xué)仿真，圖1為3000 r / min突加額定負(fù)載時的轉(zhuǎn)速波動，以加混沌控制和未加控制作對比，以轉(zhuǎn)所作為參考依據(jù)。

圖1 突加額定負(fù)載時的轉(zhuǎn)速波動曲線

[1]肖啟明，楊明，劉可述，賈下跖，秦潔.PMSM 伺服系統(tǒng)速度環(huán) PI控制器參數(shù)自整定及優(yōu)化.電機(jī)與控制學(xué)報(bào), 2014, 18(2): 102-107.