電機職稱論文發(fā)表模糊控制在純電動汽車直流無刷電機上的應(yīng)用

　　為了改善純電動汽車在直流無刷電機控制下的擾動性能，文中在傳統(tǒng)PI的基礎(chǔ)上將模糊算法加入電機的數(shù)學(xué)模型中，通過MATLAB/SIMULINK將模糊控制器和傳統(tǒng)的PI控制器進行仿真對比。實驗結(jié)果表明：當(dāng)受到擾動時模糊控制器能夠迅速恢復(fù)穩(wěn)定。

　　《江蘇電機工程》(雙月刊)創(chuàng)刊于1982年，是江蘇省電力公司和江蘇省電機工程學(xué)會主管、江蘇省電力科學(xué)研究院和江蘇省電機工程學(xué)會編輯工作委員會主辦的全國性科學(xué)技術(shù)刊物，本刊為國際大16開本，彩色封面插頁。

　　電動汽車的性能優(yōu)越的參考指標之一為驅(qū)動性能，而驅(qū)動性能的優(yōu)越取決于電機。由于直流無刷電機具有質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡單、效率高、高可靠性等優(yōu)點[1]，現(xiàn)已被作為純電動汽車電機的首選。與其他電機相比，直流無刷電機調(diào)速系統(tǒng)是一個多變量、強耦合的復(fù)雜系統(tǒng)，所以使用傳統(tǒng)的PI難以滿足一些高性能、高精度的場合[2-3]。文獻[4]將模糊控制加入傳統(tǒng)PI當(dāng)中，該控制器能夠提高系統(tǒng)的控制精度，從而能較好地滿足實際生產(chǎn)需求。本文通過MATLAB/SIMULINK將模糊控制器加入PI控制器當(dāng)中，較好地解決了直流無刷電機強耦合問題，從而達到純電動汽車在行駛時突然改變負載能夠迅速恢復(fù)穩(wěn)定的要求。

　　1 BLDCM的工作原理

　　直流無刷電機的繞組方式有Y型連接和三角形連接兩種。本文采用Y型連接方式，同時三相繞組主回路采用三相全橋電路。主要是三相半橋的單個開關(guān)管只能控制一相的通斷，因此各相電樞繞組的通電時間只為一個周期的三分之一，從而導(dǎo)致部分元器件沒有發(fā)揮作用。本文采用三相全橋二二導(dǎo)通的BLDCM，電路如圖1[5]。

　　兩兩導(dǎo)通工作即任意時刻只有2個功率管處于導(dǎo)通狀態(tài)，其共有6種工作狀態(tài)。每個周期內(nèi)，電機每隔600電角度換向一次，每相繞組正反導(dǎo)通各1200電角度[6] 。開關(guān)元器件的導(dǎo)通順序為V1V4，V1V6，V3V6，V3V2，V5V2，V5V4。由于電機為三相完全對稱，故每相產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大小相等，且其合成轉(zhuǎn)矩為單相轉(zhuǎn)矩的[3]倍。

　　2 BLDCM的數(shù)學(xué)模型

　　在模糊PI控制模塊的基礎(chǔ)上通過把計算誤差變化率與誤差同時添加到控制器中構(gòu)成參數(shù)自整定模糊PI控制模塊，通過控制器對參數(shù)進行調(diào)節(jié)，從記憶模塊中獲得的上一時刻調(diào)整量與傳統(tǒng)的PI參數(shù)初值相加，從而得到參數(shù)實時在線修正的目的。改進后的控制器模塊如圖3所示：

　　4 仿真實驗結(jié)果及分析

　　仿真使用的無刷直流電機參數(shù)如下：額定電壓UN=12V;額定轉(zhuǎn)速nN=3000r/min;額定轉(zhuǎn)矩TN=0.03N·m;轉(zhuǎn)動慣量J=0.9×10-5kg·m2;定子相繞組自感L=0.21×10-3H;相繞組電阻R=0.6Ω，極對數(shù)p=8。給定初始轉(zhuǎn)速1000rpm，起始時為空載，在t=0.1s時將負載轉(zhuǎn)矩增加到0.03 N·m，在0.2s時將轉(zhuǎn)速上升至2000rpm。對兩種控制器進行電機電磁轉(zhuǎn)矩仿真實驗，其仿真結(jié)果圖4所示的電機電磁轉(zhuǎn)矩曲線。

　　電機空載工作時，改善后的控制器作用下的電機控制系統(tǒng)在電機啟動時轉(zhuǎn)矩波動較小，而在轉(zhuǎn)速上升時能快速恢復(fù)到原來的轉(zhuǎn)矩。

　　5 結(jié)束語

　　為了提高BLDCM控制系統(tǒng)的精準度，文中設(shè)計出參數(shù)自整定模糊PI 控制器。在仿真軟件Matlab的環(huán)境下，將傳統(tǒng)的PI 控制器和改進后的控制器添加到到速度控制環(huán)中，進行實驗。實驗結(jié)果表明：改進后控制器可提高電機的轉(zhuǎn)矩利用率。

　　參考文獻：

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　　[3] 熊志學(xué)，邱建琪，林瑞光.無刷直流電機新型弱磁控制的仿真研究[J].微電機，2006，39(3)：3-6.

　　[4] 鄒曉康，張浩然.基于STM32的有感直流無刷電機控制器[J].微型機與應(yīng)用，2016，35(14)：36-38.

　　[5] 陳炳成.基于FPGA的直流無刷電機控制器的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電子世界，2015(24)：156-157.

　　6] 束文強，譚光興，劉夢，俞昊.模糊控制在純電動汽車永磁同步電機上的應(yīng)用[J].廣西科技大學(xué)學(xué)報，2015，26(03)：1-7.

　　[7] 林聰，譚光興，陳贊，閆夏.基于PIC18F452的純電動車用直流無刷電機控制器設(shè)計[J].伺服控制，2014(10)：43-48.