發(fā)布時(shí)間：2020-06-20 00:49

【摘要】：汽車工業(yè)發(fā)展日新月異,環(huán)境保護(hù)意識也日益提高,傳統(tǒng)汽車的尾氣排放與當(dāng)今的環(huán)境保護(hù)成為越來越突出的矛盾,以電動(dòng)汽車為代表的新能源汽車成為解決汽車工業(yè)的發(fā)展與低碳節(jié)能環(huán)保之間矛盾的突破口。四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)及性能的優(yōu)越性成為電動(dòng)汽車發(fā)展的重點(diǎn)方面。該車型的驅(qū)動(dòng)電機(jī)一般為無刷直流電機(jī),直接安裝在車輪的輪轂中隨車輪一同轉(zhuǎn)動(dòng),因此也稱為輪轂電機(jī)。驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)是指如何控制四臺輪轂電機(jī)協(xié)調(diào)動(dòng)作,滿足用戶的用車需求和體驗(yàn),同時(shí)也是發(fā)揮四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)特性的關(guān)鍵技術(shù),正因?yàn)槿绱?四輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)研究成為當(dāng)今汽車行業(yè)研究的熱點(diǎn)之一。基于此,本文進(jìn)行了四輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研究,所研究的驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)要求電機(jī)必須滿足精度高、響應(yīng)快、魯棒性好等要求。在此方針下,本文作了研究如下的研究工作:在緒論中,文章首先研究了電動(dòng)汽車的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,在電動(dòng)汽車的研究基礎(chǔ)上又討論了四輪驅(qū)動(dòng)輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,在此基礎(chǔ)上,對電動(dòng)汽車采用的無刷直流電機(jī)進(jìn)行研究并介紹了控制電機(jī)的PID控制算法原理,根據(jù)PID控制參數(shù)整定的研究現(xiàn)狀提出自動(dòng)整定的方法并在此基礎(chǔ)上提出讓群智能算法介入自動(dòng)整定參數(shù)。其次,基于汽車運(yùn)動(dòng)學(xué)原理建立了四輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的數(shù)學(xué)模型,再采用Simulink平臺建立了了四輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的仿真模型,此模型下電機(jī)按照其電壓量與轉(zhuǎn)速關(guān)系的外特性建立。整車模型在CYC-1015及EUDC工況下仿真,仿真結(jié)果表明所研究的四輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車是可以適應(yīng)不同工況的行駛要求得,這為側(cè)重研究輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制奠定了基礎(chǔ)。在掌握整車動(dòng)態(tài)特性后著重對以無刷直流電機(jī)為代表的輪轂電機(jī)進(jìn)行了研究,基于電機(jī)理論建立了無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。為了進(jìn)一步研究無刷直流電機(jī)的運(yùn)動(dòng)特性本課題先后采用梯形波控制法及矢量控制法在Simulink建立仿真模型并進(jìn)行仿真分析。仿真結(jié)果表明所研究的無刷直流電機(jī)模型能夠正確反映電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)并能積極響應(yīng)外部載荷。為了提高輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制性能,采用螢火蟲優(yōu)化算法對PID控制器的控制參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,從而設(shè)計(jì)了GSO-PID算法模型并采用Simulink進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到了螢火蟲優(yōu)化算法能夠正確找出PID控制參數(shù)的結(jié)果,表明在PID參數(shù)整定領(lǐng)域應(yīng)用群智能優(yōu)化算法是可行的。采用STM32單片機(jī)為中央控制器(CPU),在此基礎(chǔ)上研究并設(shè)計(jì)了功率控制單元和功率控制芯片;研究并編寫了控制程序,完成了一整套驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。基于所設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)搭建了臺架并進(jìn)行了臺架試驗(yàn)。從試驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)表明PID控制參數(shù)能夠使電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定并且響應(yīng)迅速,也從另一個(gè)方面表明螢火蟲算法尋優(yōu)PID控制器參數(shù)具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：安徽工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U469.72
【圖文】：

燃料電池汽車的燃料電池使用的是鉑做電池材儲(chǔ)量非常有限，因此也不宜推廣。純電動(dòng)汽車只有電無需使用石油、不排放任何廢氣，是最理想的汽車類型用電動(dòng)機(jī)取代發(fā)動(dòng)機(jī)，仍然保留變速器等傳動(dòng)系統(tǒng)，機(jī)以也不是最理想的純電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)形式；輪轂電機(jī)四輪機(jī)與汽車車輪合為一體，將汽車的輪轂視為電機(jī)轉(zhuǎn)子，這種結(jié)構(gòu)很大程度上簡化了汽車結(jié)構(gòu)，是非常理想的先設(shè)計(jì)一款四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車，建立各系統(tǒng)數(shù)學(xué)模 CYC_1015 工況和 CYC_EUDC 工況進(jìn)行仿真試驗(yàn)[30]。統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理圖 2-1 所示，本文研究的四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車包括電

基于 Matlab/Simulink 環(huán)境搭建 Simulink 仿真模型；最后在建立的仿真模型據(jù)上一章內(nèi)容設(shè)置好相應(yīng)的控制參數(shù)進(jìn)行仿真試驗(yàn)。 無刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)原理1 無刷直流電機(jī)基本結(jié)構(gòu)無刷直流電機(jī)有別于有刷電機(jī)：無換向器，具有使用范圍廣、維護(hù)方便、結(jié)單等特點(diǎn)。電動(dòng)汽車用輪轂電機(jī)所用的無刷直流電機(jī)體現(xiàn)形式為外轉(zhuǎn)子內(nèi)定，它由電機(jī)本體和驅(qū)動(dòng)器組成。定子的三相繞組安裝在電機(jī)內(nèi)部，轉(zhuǎn)子與永合為一體，為了檢測電機(jī)轉(zhuǎn)子極性，電機(jī)內(nèi)設(shè)位置傳感器，也即霍爾傳感器。器是電機(jī)與控制器的中間單元，其功能豐富又不可缺少：自上接收信號流提供能量流；自下還接收電機(jī)反饋信號流；自身還可具有保護(hù)和顯示等功能無刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖 3-1 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2721602