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基于自寻优下山单纯形法的车用永磁同步电机电控标定方法研究
| 论文题名： | 基于自寻优下山单纯形法的车用永磁同步电机电控标定方法研究 |
| 关键词： | 车用永磁同步电机;电控系统;矢量控制;自寻优下山单纯形法;零位电感标定方法 |
| 摘要： | 电机电控系统作为电动汽车的核心部件，直接决定着整车的动力性、经济性和舒适性。为了实现预期的电机控制性能，在汽车电驱动系统的开发过程中会对电机电控系统进行标定，但现有的标定方法多采用人工标定法，存在工作强度大、标定周期长和标定精度不高等缺点。因此，在保证控制性能的基础上，如何减少车用永磁同步电机电控系统标定的工作量是近年来车用电机电控领域急需解决的问题。 首先，本文分析了车用永磁同步电机的结构原理，并在电机线性数学模型的基础上详细研究了矢量控制的实现方法，包括电压极限圆、电流极限圆、最大转矩电流比曲线、最大转矩电压比曲线和弱磁控制。还研究了电机非线性因素自身的变化规律及其对控制性能的影响，得出了零位与坐标变换、电感与电流和转子永磁体与电流的关系，以及它们对控制性能的影响规律，为下文电机电控的标定提供理论基础。 其次，传统的下山单纯形法在车用电机电控标定中会陷入局部寻优陷阱，故加入自寻优重启机制，优化其寻优性能，并与常见的算法进行对比测试。利用自寻优下山单纯形法的快速求解能力，搭建了基于该算法的电机电控标定模型，包括构建目标函数、初始单纯形构建和单纯形更新和收敛判断等部分，并在MATLAB/Simulink平台进行标定仿真，对低转速 3000rpm和高转速 6000rpm两种情况进行标定，并将标定的数据放进电机控制模型进行扭矩控制验证。研究表明，自寻优下山单纯形法在电机电控电流标定中有良好的寻优能力。 然后，在基于电机高低转速标定的基础上，研究了一整套利用自寻优下山单纯形法的车用永磁同步电机电控标定方法。其中包括用直流定法来标定电机零位，给定特值电流来标定电机电感和在恒定温度与电压下标定电机工作区域的边界线及工作点，深入研究了电机标定中的关键步骤，实现控制数据的测量、提取及整合，最后利用插值工具形成等距表格。考虑到温度变化对永磁体转子磁链的影响，提取两种温度下的标定表格进行线性插值来对控制进行温度补偿。为适应电压波动，引入电压波动修正因子，仅需在指定电压下完成标定即可适应其他电压条件。在MATLAB/Simulink平台上与传统矢量控制进行电压波动、转速阶跃和转矩阶跃三个工况的对比仿真。 最后，搭建了车用永磁同步电机电控实验平台，将基于自寻优下山单纯形法的标定方法与传统矢量控制方法进行实验对比，实验结果表明了本文所提标定方法的有效性与优越性。 |
| 作者： | 张志文 |
| 专业： | 工程(车辆工程) |
| 导师： | 施全;肖东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆理工大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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