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FSE电动方程式赛车动力系统控制策略的研究
| 论文题名： | FSE电动方程式赛车动力系统控制策略的研究 |
| 关键词： | 电动方程式赛车;动力系统;控制策略;矢量控制;牵引力;永磁同步电机 |
| 摘要： | 随着电动汽车由于环保节能、结构简单等优点逐渐被人们重新关注，电动汽车正加速普及，与之相关技术研究领域成为了行业热点，为培养相关人才而举办的大学生方程式电动汽车大赛自成立以后也越来越受到重视。 电动汽车动力系统的控制技术包括电机控制技术、整车控制技术和电池控制技术，是电动方程式赛车的核心技术。动力系统的控制策略对赛车动力性能的发挥具有至关重要的作用。在动态项目占据大量比重的中国大学生电动方程式汽车大赛中，动力系统的优良表现是赛车取得好成绩的有力保障。本文依托广东工业大学电动赛车项目，从电机控制和整车动力控制两个层面，对永磁同步电机矢量控制策略和整车牵引力控制策略进行了深入研究。 首先，分析了永磁同步电机的结构特点和工作原理，详细分析了永磁同步电机的工作特点、电机三相静止坐标系到两相同步旋转坐标系的矢量变换、空间矢量脉宽调制驱动方式以及内嵌式永磁同步电机的最大转矩电流比和弱磁控制策略，并且利用Matlab/Simulink软件，采用空间矢量脉宽调制的电机驱动方式，建立了基于最大转矩电流比和弱磁控制策略的永磁同步电机矢量控制系统，并对系统分别进行了负载转矩变化和目标转速变化的动态仿真研究。 然后，分析了赛车在直线加速过程中的车辆纵向动力学，对各类阻力、驱动力和附着力建立了相关数学模型，并在Matlab/Simulink中建立了包括电机及其驱动模块、车体模块、滑转率模块和轮胎模块的整车仿真模型。 最后，根据模糊-PI控制思想，提出了电动方程式赛车模糊-PI复合控制的牵引力控制方式，设计了具体的控制策略，并根据该策略在Matlab/Simulink中建立了相应的牵引力控制器模型，结合已建立的整车仿真模型，对系统进行仿真研究。 结果表明：基于最大转矩电流比和弱磁控制策略的永磁同步电机矢量控制系统在负载转矩变化和目标转速变化的动态仿真中，具有优秀的动态性能，可以有效提升 FSE赛车动力系统的性能。基于上述电机驱动控制系统的整车模糊-PI牵引力控制方式，能够显著提高赛车的直线加速能力，与没有模糊-PI系统作用下的75m直线加速时间相比，最多能够节省0.39s的加速时间。实车在75m直线加速中的测试成绩更验证了该控制策略在提升赛车直线加速测试项目成绩方面的有效性和稳定性。 |
| 作者： | 田硕 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 阳林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广东工业大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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