[发明专利]一种新型电动汽车永磁同步电机控制系统的改进速度控制器、动态性能优化方法及系统

权利要求书

1.一种新型电动汽车永磁同步电机控制系统的改进速度控制器，其特征在于：

电机控制系统中的速度控制器使用了一种新型指数趋近律的改进速度控制器，电动汽车动力学模型和在同步旋转坐标下的电动汽车永磁电机动态数学模型如下：

纯电动汽车处于自由状态且在坡道路面起步时，控制力F_t需要克服滚动阻力、坡道阻力和空气阻力的作用，因此纯电动车行驶方程如式(1)所示：

式中，∑F为车辆行驶阻力之和，λ为车辆旋转质量换算系数；m为整车质量，b为车辆纵向加速度，T_e为电机输出转矩，i_g为变速箱传动比，i₀为主减比，η为机械传动效率，G为整车重力，r为车轮滚动半径，f为滚动阻力系数，α为道路坡度角，C_D为风阻系数，A为迎风面积，v为车速；

电动汽车永磁同步电机的电压方程和转速方程，如式(2)所示：

式中，U_d和U_q为电机d-q轴电压，i_d和i_q为电机d-q轴电流，N_p为电机极数，L_s为定子电感，J为转动惯量，T_L为负载转矩，Θ_f为永磁体磁链，为机械角速度；

采用i_d＝0的转子磁场定向控制方法可以获得较好的控制效果，由式(2)可以变为如式(3)所示：

定义电机系统的状态变量x₁和x₂：

其中：为电机的参考转速，为电机实际转速；

对上式(4)进行求导:

将滑模面函数设计为：

K＝Ax₁+x₂,A＞0 (6)

式中A为待设计的控制器常数；

对上式(6)求导，可得

所述新型指数趋近律的改进速度控制器的实现方式为：在传统指数趋近律中引入一个附加函数f(k)，形成新型改进指数趋近律，以此来设计电动汽车永磁电机控制系统的速度控制器；传统指数趋近律的公式如下所示：

改进后的指数趋近律如下：

式中，ε和q为控制器参数，sgn(k)为符号函数，k为滑模面函数的变量，M为滑模控制器的等速项，L为滑模控制器的变速项；

根据公式(7)，采用改进后的指数趋近律，可以得到q轴参考电流的导数为：

对上式(10)两端进行积分可以得到q轴电流参考值：

由式(11)中可以看出，在电动汽车速度控制器中含有积分项，在削弱抖振的同时还可以消除控制系统的稳态误差，提高电动汽车的行驶舒适性。