电动汽车速度闭环控制系统设计

一篇小论文,介绍速度闭环控制。

现代驱动与控制

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电动汽车速度闭环控制系统设计李成学杨大柱吴文民解放军汽车管理学院 ( 3 0 23 1 1)

De i n o os -o p V l c t n r lS s e f rW h e o o s o s g f Cl e l o e o iy Co t o y t m o e lM t r fEVLiChe g e Y g a hu Wu We n xu an D z nmi n Au omob l a g me n tt t t ie M na e ntI s iu e

摘

要：阐述了基于TM￥ 2 L 2 0 P 3 0 F 4 7DS的无刷直

路的验证试验，证明了构建方案的可行性和有效性。

流电机速度闭环控制系统的仿真系统没汁，出了系统给各组成部分的工作原理及其工作流程。后，理论分最在析的基础上进行了相应的试验研究，出了具体的测试给

数据与波形等实验结果，从而充分证实了此控制系统的可行性和实用性。 关键词：电动汽车 MA L仿真 T ABAbs r c:Th e o i l s d l o o t o y t m ta t e v l c t c o e o p c n r ls s e y

1基于MA L B T A的B DC系统模型的 L M建立

永磁无刷直流电机

速度调节

在 Ma l b .的S mu i k境下，用S m. ta 71 i ln环利 i

P we y tm T Ob X o S se o lO丰富的模块库，分析 r在

f ra B o LDCM a e n DS b s d o P TM S 2 F 4 7 wa e i n d 3 0 2 0 sd s e . gT e p ro ma c s o e c n r l y t m r u rc l h e f r n e f t o to s e we e n me i a l h s y su i d b s n i ln .F n ly t e d sg e o to t d e y u i g s mu i k i a l, h e i n d c n r l s s e wa x e i n a l n e tg t d o o o y y t m s e p r me t l i v s i a e n apr t t pe y mo o . t u rc l n x e i n e u t s o d t er t r Bo h n me ia d e p rme t s l h we h i a r sc nsse y whih po ii l o

n r e h ea i lt d o it nc c stvey c f m d t e f sbiiy an i

B DC L M数学模型的基础上，建立B DC L M控制系统仿真模型，具体结构框图如图1。BL DCM建模仿真系统采用速度闭环控制方

案，转速环由P调节器构成， I根据模块化建模的思想，将控制系统分割为各独立的功能子模块。 图l L C为B D M建模的整体控制框图，其主要功能模块包括： L B DCM本体、变器、度调节、逆速解

p a t a i t f h r p s d c n r l y t m. r c i b l y o ep o o e o to se c i t s Ke wo d:El c rc v h c e Br s l s o o y r s e ti e i l u h e s DC m t r S e d r g l t n M ATL B S M ULl p e e u a i o A I NK

码器、门极驱动、 W P M波形控制等。通过这些模电动汽车一般由车体、动、驱电池和控制四个子系统构成。控制管理子系统是整个系统运行块的有机整合，即可在 MalbSmuik t/i l中搭建出 a n BL DCM控制系统的仿真模型，实现闭环的控并

的智能核心，其作用是根据各种传感信息，合理控制其余各子系统的工作，以获得E V良好的动、 静态运行特性和能量利用率。电机驱动子系统是电动车行驶的执行机构，在很大程度上决定了 整车的运行性能和效率。本文在分析电动汽车的轮式驱动特点和电机控制策略的基础上，用利

制算法，以下讨论各关键功能模块的作用。11解码器模块 .在永磁无刷直流电机中，利用转子位置传感

器对电机位置进行检测，对输出信号进行逻辑变换后去控制开关管的通断，使电机定子各绕组按顺序导通，保证电机连续工作。无刷直流电机的

MA L B SMU I强大的仿真功能， T A/I L NK设计了基于 TM￥ 2 LF 4 7DS的轮毂电机驱动控制 30 2 0 P

运转是通过霍尔元件来判定转子位置，然后通过逆变器给B D M供电。 L C在整个控制系统的仿

系统的速度闭环控制仿真系统，并进行了实际电.

真模型中，必须保证霍尔电势元件能及时正确地

2 . 08 4 2 0年第 6《机技 7》期电 l c

一篇小论文,介绍速度闭环控制。

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现代驱动与控制

图1 MalbSmuik L CM仿真建模整体控制结构框图 t/i l中B D a n

对转子位置进行判断并把测得的信号传输给信号处理单元产生所需的P WM波形。解码器模块的

12门极驱动模块 .

门极驱动模块的作用是把从解码器传送过来的三个信号通过与非门进行逻辑判定，即把三个信号通过逻辑判断得到Q~ 6个信号， 1Q这6逻辑框图如图 3对三相桥的无刷直流电机的逆变。

作用就是处理从霍尔 ( HAL ) L元件中产生的脉冲信号h、 b h。 a h、 c分别用高电平“” 1和低电平“” 0表示，三个信号周期为3 0, 6。三信号互差6。 0。

HAL元件产生的信号通过图2 L所示的逻辑变换得￣ e 、 mfb e 三个输出，] 1mfa e 、 mfc真值表如表 l。

器而言，任意时刻始终有2个功率管导通，而另外 4" 5则处于不导通状态。因此，当高电平有效时， 通过门极驱动模块就可以把从H L￣件输出的 A L三个信号最终转化为适合于无刷直流电机控制的所需信号，真值表如表2其中2“ 0 0 0 (个 000”

图2解码器结构框图

图3门极驱动模块结构框图 表 2门极驱动模块真值表出Em f C 0

表 l解码器真值表

输ha O h b 0

入h c O E fa m O

输

输

入Q 20

输Q30

出Q 40

Em f b 0

E E E Ql mfa mfb mf cO 0 0 O

Q50

Q 60

O0 O 1 1 1 l

01 1 0 O 1 l

10 1 O 1 O 1

0. 1 . 1+l +1 O 0

. 1+1 O O . 1+1 0

+10 +1 1 0 - 1 O.

O1 l

. 1+1 0 0 . 1+1 0

+1O +1 . 1 0 — 1 0

00 0 l l O 0

O1 1 O O O O

0l 0 O O 1 O

l0 0 0 l O O

l0 1 O 0 O O

0O O 1 O 】 O

—

+1 +1 O O

《

电机技术》2 0年第 6 5 08期 2

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现代驱动与控制为无效状态 )。

。{ m/ . 多，调节时间加长。值太大时，当P电机系统将趋于不稳定；若值太小，会降低电机系统的响应速度，电机动作缓慢积分时问常数 I小时，太系统

13 P M波形控制器模块 . W P M波形控制器模块的作用是根据需要给 W无刷直流电机提供 P M波，刷直流电机的转 W无矩只与方波的电流成正比，电流的频率和相位则由转子位置决定。

将不稳定，荡次数较多；振但太大时，积分作用对电机系统性能的影响减少，利于消除系统的不

稳态误差，难以获得较高的控制精度。 本系统通过试凑法来确定P参数， I先将I值调到零， P取为很小的一个值，给系统一个阶并

逆变器的控制一般采用三角波与直流信号相比较的方法，即电流调节器输出的电压信号与载频三角波信号相比较，生等幅、宽、产等等距的 P WM信号，制逆变器中的各功率开关。控

跃信号，看系统的响应，如果响应太慢 .稳态误差大，可以增大 P数，果系统振荡，减则系如则

根据上述原理，可以设计一个产生P WM波的波形控制器，其结构框图如图4。

小P系数。一直调节到系统响应比较快，稳态误差较小为止。然后增大I系数，使稳态误差变小，但不能引起系统振荡。经过调试两个系数分别为：度凋节积分系数K 1,度调节比例系数速=7速

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