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1、學(xué)校代碼10530學(xué)號201510171778分類號TM352密級公開碩士學(xué)位論文電動汽車用永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的優(yōu)化控制研究學(xué)位申請人張成董指導(dǎo)教師易靈芝學(xué)院名稱信息工程學(xué)院學(xué)科專業(yè)電氣工程研究方向電力電子與電力傳動二〇一八年六月六日StudyonOptimumControlofPermanentMagnetSynchronousMotorDriveSystemforElectricVehiclesCandidateChengdongZhangSupervisorLingzhiYiCollegeColl
2、egeofInformationEngineerinProgramElectricalEngineeringSpecializationPowerelectronicsandpowerdrivesDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateJune,6th,2018摘要隨著世界能源危機(jī)和環(huán)境污染不斷惡化，電動汽車作為新時(shí)代的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型突破的根本途徑。電動汽車運(yùn)行情況復(fù)雜多樣，不僅要求高效和可靠的電機(jī)，而且要求電機(jī)驅(qū)動控制
3、系統(tǒng)擁有較強(qiáng)的抗干擾能力、較快的動態(tài)響應(yīng)速度和較強(qiáng)的魯棒性等能力。本文對電動汽車用的永磁同步電機(jī)驅(qū)動控制策略進(jìn)行了改進(jìn)研究，采用智能優(yōu)化算法對永磁同步電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化整定，提出了基于混沌分子動理論優(yōu)化算法優(yōu)化PID控制器參數(shù)的永磁同步電機(jī)矢量控制和基于改進(jìn)的自抗擾控制器的永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制策略。主要研究內(nèi)容可論述如下所示：(1)闡述了電動汽車用永磁同步電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)的研究難點(diǎn)與關(guān)鍵技術(shù)通過國內(nèi)外電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀，對比電動汽車用各種電機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用場合，綜合選擇永磁同步電機(jī)作為電動汽車
4、驅(qū)動電機(jī)。結(jié)合電動汽車用永磁同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)推導(dǎo)了其不同坐標(biāo)下數(shù)學(xué)模型，分析了永磁同步電機(jī)矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制的原理，闡述了電動汽車用永磁同步電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)的控制方法，總結(jié)了控制策略所達(dá)到的控制效果和目前存在的問題，提出基于改進(jìn)分子理論優(yōu)化算法的永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的優(yōu)化控制策略。(2)改進(jìn)了現(xiàn)有分子動理論優(yōu)化算法，提出了基于改進(jìn)分子動理論優(yōu)化算法自整定PID控制器參數(shù)的永磁同步電機(jī)矢量控制策略依據(jù)分子熱力學(xué)原理，闡述分子動理論優(yōu)化算法(KMTOA)的基本原理和優(yōu)化迭代方程式，由于分子動理論優(yōu)化算法
5、存在陷入局部最優(yōu)和收斂性慢的缺點(diǎn)，本文通過引入混沌理論進(jìn)行局部搜索防止算法陷入局部最優(yōu)值，并采用自適應(yīng)慣性權(quán)重因子提高算法的收斂速度，提出了混沌分子動理論優(yōu)化算法(CKMTOA)。通過CKMTOA算法自整定PID控制器參數(shù)，解決了永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)中速度環(huán)PID控制器參數(shù)難以整定的問題?；贛ATLAB/Simulink仿真平臺，搭建CKMTOAPID參數(shù)整定的永磁同步電機(jī)矢量控制仿真模型，通過與傳統(tǒng)PID和粒子群算法優(yōu)化PID控制器對比實(shí)驗(yàn)可以看出，本文改進(jìn)算法在永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)中的PID
6、控制器參數(shù)尋優(yōu)時(shí)，具有收斂速度更快、全局尋優(yōu)能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速響應(yīng)更快和穩(wěn)定性更高等特點(diǎn)。(3)提出了一種基于混沌分子動理論優(yōu)化算法、核函數(shù)極限學(xué)習(xí)機(jī)和自抗擾控制器的永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制策略由于電動汽車的運(yùn)行情況復(fù)雜多樣，要求其永磁同步電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)擁有較強(qiáng)的抗干擾能力和較快的動態(tài)響應(yīng)速度等特性，基于此本文提出一種基于改進(jìn)核函I數(shù)極限學(xué)習(xí)機(jī)優(yōu)化自抗擾控制器的永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制方法。采用混沌分子動理論優(yōu)化算法優(yōu)化核函數(shù)極限學(xué)習(xí)機(jī)模型的核參數(shù)和懲罰系數(shù)，得到CKMTOA-KELM最優(yōu)回歸模型；最后
7、，將該模型嵌入ADRC中對其進(jìn)行優(yōu)化及分析，以提高系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)速度和抗干擾能力，增強(qiáng)系統(tǒng)魯棒性。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該方法的有效性和可行性。(4)電動汽車用永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)硬件實(shí)驗(yàn)平臺和GUI界面設(shè)計(jì)為了理論與實(shí)際相結(jié)合，方便用戶理解和應(yīng)用，根據(jù)電動汽車用永磁同步電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)所需要的必要條件，設(shè)計(jì)了DSP芯片控制電路，DSP供電電路，主功率電路，信號采樣電路，光電耦合驅(qū)動電路等，搭建了基于TMS320F28035DSP芯片為核心主控制器的電動汽車用永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)硬件實(shí)驗(yàn)平臺，并基于Matlab
8、仿真平臺設(shè)計(jì)了電動汽車用永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的圖形化用戶GUI界面。通過系統(tǒng)硬件實(shí)驗(yàn)平臺和GUI仿真軟件平臺界面，將本文所提出的控制方法可以更加直觀的向用戶推廣應(yīng)用，使用戶更方便理解。關(guān)鍵詞：電動汽車；永磁同步電機(jī)；混沌分子動理論優(yōu)化算法；矢量控制；直接轉(zhuǎn)矩控制；核函數(shù)極限學(xué)習(xí)機(jī)；自抗擾控制器IIAbstractWiththeenergycrisisandenvironmentalpollutionworsenofthewor
