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基于DSP的电动汽车无刷直流电机驱动系统设计与仿真研究
| 论文题名： | 基于DSP的电动汽车无刷直流电机驱动系统设计与仿真研究 |
| 关键词： | 电动汽车;无刷直流电机;DSP技术;键合图;驱动系统;仿真模型 |
| 摘要： | 随着汽车科技的进步和数量的增加,以发动机为动力源的传统汽车面临日益严峻的能源枯竭和环境污染等问题,使其发展受到一定限制,电动汽车是一种无污染和多能量源的新能源车辆,将成为汽车工业未来主流的发展方向。电机驱动控制系统作为电动汽车的核心部分,它的设计直接影响到车辆的动力性及续驶里程。无刷直流电机具有结构简单、运行效率高、无励磁损耗及调速性能好、起动转矩较大等特点,是电动汽车驱动电机的理想选择。 本文以电动汽车电机驱动控制系统为研究对象,设计基于DSP的无刷直流电机控制系统,利用不同控制策略对其进行仿真研究。主要进行了以下研究工作: 首先,对无刷直流电机的结构和工作原理进行简单介绍,制定了电机控制系统转速电流双闭环控制方案。 其次,分析和设计了无刷直流电机控制系统的硬件电路和软件程序。以电机控制专用DSP芯片TMS320LF2407A为核心,在整个系统硬件构架的基础上设计了DSP外围电路、信号检测和调理电路、故障报警电路和信号隔离电路、功率驱动电路、通信电路;同时,按照模块化结构思想,对系统软件设计的软件结构、主程序模块、中断子程序模块和控制算法进行了简单的分析,并设计了各个程序流程图。 另外,针对无刷直流电机传统数学建模分析方法具有复杂性的不足,在分析无刷直流电机物理模型的基础上,采用键合图方法对电机进行建模。在对键合图模型分析时,与采用传统的推导状态方程方法不同,根据简单的对应关系将键合图直接转化为方块图,然后转化为 Simulink仿真模型,之后联合建立的控制器仿真模型得到最终的无刷直流电机控制系统仿真模型。 最后,详细阐述了模糊自适应PI控制器的设计,并且针对常规模糊PI控制器参数缺乏自调整能力的不足,利用粒子群算法对设计的模糊自适应PI控制器的量化因子和比例因子进行寻优。在MATLAB/Simulink环境下采用三种不同的控制方案对无刷直流电机控制系统进行仿真研究。仿真结果表明,与PI控制和常规模糊PI控制相比,PSO优化模糊PI控制具有较好的鲁棒性和动、静态性能,对于无刷直流电机智能化控制具有一定参考意义。 |
| 作者： | 连秦剑 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 贺利乐 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安建筑科技大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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