四轮独立驱动电动车实验平台驱动控制技术研究

摘要

四轮独立驱动电动汽车作为一种新颖的电动汽车发展方向，以其理想的控制特性和广泛的应用前景，受到学术界和工程界的普遍关注。电动汽车驱动控制系统是电动汽车控制研究的关键技术之一，电机则是电动汽车的核心动力部件。对电动汽车电机驱动控制系统的研究和设计，可以提高电动汽车的控制性能，优化电动汽车整体运行效率。本文基于四轮独立驱动电动车实验平台针对四轮独立驱动电动车电机驱动控制系统展开研究。 本文首先详细分析了电动汽车用轮毂式无刷直流电机的工作原理，驱动特性，并建立了电机数学模型，并对电动汽车动力学进行了分析。 其次，针对四轮独立驱动电动车在不同工况下的控制策略进行了分析，确定了无刷直流电机的控制策略。 再次，本文的四轮独立驱动电动车电机驱动控制系统采用双闭环控制方式，内环为电流环，采用PI控制，外环为转速环，采用模糊BP神经网络控制。针对无刷直流电机控制系统非线性、多变量的特点，所设计的模糊BP神经网络控制算法，以BP神经网络为基本结构，采用Mamdani型模糊控制方法，将模糊变量、隶属函数和模糊规则融合在神经网络的结构和参数中。完成了电动汽车在高低速、加减速、扰动等不同工况下的仿真，仿真结果表明，基于模糊BP神经网络的四轮独立驱动电动车电机驱动控制系统调节精度高，响应速度快，抗干扰能力强。 最后，以STM32F103ZET632位微控制器为控制核心设计了四轮独立驱动电动车电机驱动控制系统，完成了驱动电路、隔离电路、位置检测电路、电路采样电路等硬件电路和部分软件设计。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1课题研究的背景与意义

1．2国内外四轮独立驱动电动汽车的发展概况

1．3四轮独立驱动电动汽车的研究现状

1．3．1国外四轮独立驱动电动汽车研究

1．3．2国内四轮独立驱动电动汽车研究

1．3．3四轮独立驱动电动汽车的技术特点

1．4本文的主要研究内容和结构安排

第2章轮毂电机工作原理及电动车动力学分析

2．1电动车用轮毂电机的工作原理

2．1．1电动车用轮毂电机的选择

2．1．2轮毂式无刷直流电机的工作原理

2．2轮毂式无刷直流电机的数学模型

2．3电动车的动力学研究

2．3．1车辆及轮胎的坐标系建立

2．3．2电动车驱动轮动力学分析

2．3．3电动车车轮模型分析

2．3．4滑移率与附着系数分析

第3章四轮独立驱动电动车驱动控制策略

3．1整车动力驱动系统的选择

3．1．1汽车驱动系统

3．1．2整车动力驱动系统的布局与选择

3．2电动车整车控制策略研究

3．3轮毂式驱动电机控制策略研究

3．3．1电压驱动控制策略

3．3．2转矩驱动控制策略

3．3．3转速驱动控制策略

第4章电动车驱动控制方案与控制算法研究

4．1电动车电机驱动控制系统方案

4．2模糊控制算法研究

4．2．1模糊控制系统基本结构

4．2．2模糊控制模糊化方法研究

4．2．3模糊控制规则及模糊推理决策

4．2．4清晰化计算方法

4．3神经网络控制算法研究

4．3．1 BP神经网络模型

4．3．2 BP网络学习算法

4．4 模糊神经网络控制算法实现

第5章电动车驱动控制系统仿真分析

5．1驱动控制系统仿真模型的建立

5．1．1无刷直流电机本体模块

5．1．2参考电流模块

5．1．3电压逆变器模块

5．2双闭环PI控制系统仿真分析

5．2．1控制系统低速给定仿真

5．2．2控制系统高速阶跃仿真

5．3模糊神经网络控制系统仿真分析

5．3．1控制系统低速给定仿真

5．3．2控制系统高速阶跃仿真

5．4控制系统扰动情况下仿真分析

5．4．1系统负载突变情况下仿真

5．4．2系统输出信号扰动下仿真

5．5控制系统加减速情况仿真分析

5．6仿真结论

第6章电动车驱动控制系统软硬件设计

6．1电动车驱动控制系统硬件设计

6．1．1电机驱动控制系统整体结构

6．1．2主控电路STM32的选择

6．1．3驱动电路设计

6．1．4光耦隔离电路

6．1．5位置检测电路

6．1．6电流采样电路

6．2电机驱动控制系统软件设计

6．2．1主程序设计

6．2．2中断子程序设计

总结与展望

参考文献

致谢