基于粒子群算法的电动汽车无刷直流电机模糊控制研究

摘要

随着传统汽车工业不断发展,其对能源的依赖与对环境的污染已经成为突出的社会问题。电动汽车因为其节能环保的突出优势成为了汽车领域研究的热点，代表着汽车未来的发展趋势。控制系统是电动汽车驱动电机的核心部分，其性能优劣决定了电动汽车整车的动力性能。
　　本文选取永磁无刷直流电机作为电动汽车的驱动电机，建立了电动汽车无刷直流电机系统的数学模型和电动汽车动力学模型。采用双闭环控制方法，分析了无刷直流电机转矩脉动产生的原因，针对产生原因采用电流滞环法作为解决方法。给出有位置传感器和无位置传感器两种无刷直流电机信号检测方法，结合电动汽车特点，选择了有位置传感器信号检测方法。
　　鉴于永磁无刷直流电机是一个多变量、强耦合的非线性系统，本文将PID控制、模糊控制、粒子群算法相结合，设计了一种模糊PID控制器，并运用改进粒子群算法对所设计的模糊PID控制器的控制参数进行优化。结合车辆的整车动力学模型用MATLAB建立了无刷电机的整体控制仿真模型。并分别对采用常规PID控制、模糊PID控制和经粒子群优化后的模糊PID控制三种不同的控制方案进行不同工况下仿真。仿真结果表明，经粒子群算法优化后模糊PID控制方法具有较好控制效果，能够更好适应车辆频繁加减速运动等复杂运行工况，更加适合于电动汽车无刷直流电机的实际应用。

目录

声明

第一章 绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2电动汽车国内外研究现状

1.3电动汽车驱动控制系统的研究现状

1.4 本文研究的主要内容

第二章 电动汽车无刷直流电机的结构原理和数学模型

2.1电动汽车电机的种类

2.2无刷直流电机的基本结构及工作原理

2.3无刷直流电机的数学模型

2.4等效电路

2.5电动汽车的动力学模型

2.6本章小结

第三章 电动汽车无刷直流电机调速控制策略

3.1无刷直流电机的调速控制

3.2无刷直流电机的转矩脉动

3.3无刷直流电机的位置信号检测方法

3.4本章小结

第四章 电动汽车无刷直流电机控制算法研究

4.1常规PID控制

4.2模糊控制

4.3自适应模糊PID控制器

4.4粒子群算法优化

4.5本章小结

第五章 电动汽车电机驱动系统仿真研究

5.1无刷直流电机仿真模型的建立

5.2仿真结果及分析

5.3本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间科研成果