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主动悬架用直线电机模型预测推力控制
| 题名： | 主动悬架用直线电机模型预测推力控制 |
| 作者： | 孙晓东;蔡峰;蔡英凤;陈龙 |
| 作者单位： | 江苏大学 |
| 关键词： | 汽车工程;直线电机;模型预测推力控制;主动悬架;直接推力控制 |
| 摘要： | 针对主动悬架用直线电机高精度与高效率的控制需求，充分研究直线电机以及主动悬架动力学特性，建立直线电机驱动模型与主动悬架二自由度参考模型。为了改善传统直线电机直接推力控制的动态性能，提出一种改进的模型预测推力控制方法。该方法将逆变器产生的7个非零电压矢量作为备选矢量，并融合预测模型来计算出控制周期内的电机运行状态参数，基于成本函数最小值原理挑选出最优电压矢量，并将其作用于逆变器产生驱动电机所需的电压。为了解决数字控制系统的固有问题，提出延时补偿技术，保证对电机能够进行实时控制;对于逆变器开关频率不固定而引起的开关损耗等问题，通过在成本函数中加入开关频率项，在选择最优电压矢量的同时还降低了逆变器的整流频率与开关损耗;另外为了提高电机推力的效率以及减小推力与磁链波动，提出最大推力电流比与占空比优化控制技术，提高直线电机的动态控制性能。基于MATLAB/Simulink与dSPACE联合仿真，并搭建直线电机与主动悬架硬件测试平台，对所提出的控制方法进行验证，同时对主动悬架系统的动力学性能也进行了仿真与试验测试。试验结果表明:相较于传统的直接推力控制，所提出的控制策略使电机能够拥有更快的稳态速度、更小的电磁力与磁链波动以及更低的开关频率;各工况下，轮胎动载荷试验与仿真结果均方根值的相对误差分别为12.3%、4.47%、6.3%;悬架动行程试验与仿真结果均方根值的相对误差分别为10.3%、8.86%、10.6%;车身加速度试验与仿真结果均方根值的相对误差分别为6.23%，9.12%、7.2%。由计算结果可知，各评价指标的相对误差均在13%以内，验证了仿真结果的正确性，证明了模型预测推力控制对于提升电机与悬架动力学性能的有效性，能够实现对车辆悬架系统全局工况性能最优，协调控制悬架系统的动力学性能。 |
| 期刊名称： | 中国公路学报 |
| 出版日期： | 202109 |
| 出版年： | 2021 |
| 期： | 09 |
| 页码： | 85-100 |
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