基于μC/OS-Ⅱ的电动车辆驱动控制系统的研究

摘要

在目前全球能源危机和环境问题越来越严重的情况下，电动汽车越来越受到人们的青睐。电动汽车采用蓄电池组供电的电机驱动，它比采用内燃机作为动力的汽车有着诸多的优点，比如能源利用效率高、环保、对能源依赖度低、性能优越等。其中电机驱动控制技术作为电动汽车的核心技术，在这场汽车革命中扮演着非常重要的角色。 结合现代计算机控制技术、电力电子技术和通信技术，设计一款大功率电动汽车用的他励直流电机驱动控制系统，是本课题的主要研究内容。文章重点介绍了系统的控制策略和软件设计。该系统使用TI公司的TMS320LF2407A型DSP作为控制核心，采用先进的MOS功率管构建驱动电路，其中励磁驱动电路设计为全桥电路，电枢驱动电路设计为半桥电路。这种驱动电路很容易完成电机从正转到反转的切换以及良好的制动特性，实现了优异的电机控制性能和操控特性。系统的软件设计基于嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ，程序开发周期短，开发难度小，并且易于扩展。从软件保护的角度实现电机过流、过压、欠压、欠温、过温以及其他错误操作等的保护，保障了操作人员和控制系统的安全。 最后给出了该驱动控制系统的车载试验，无论是速度开环、速度闭环还是车辆带载试验，试验结果均表明，控制系统的各项性能都比较优异，设计达到了预期的设计目标。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

声明

第1章绪论

1.1课题研究的目的和意义

1.2电动汽车国内外发展现状及趋势

1.3电动汽车的基本结构

1.3.1电源

1.3.2电机

1.3.3电气驱动装置

1.3.4机械传动装置

1.4主要研究内容及章节安排

第2章他励直流电机的运行原理

2.1他励直流电机的机械特性

2.2固有特性和人为特性

2.3他励直流电机的基本调速方法

2.3.1电枢回路串电阻

2.3.2降低电源电压调速

2.3.3弱磁调速

2.4他励直流电机的制动方式

2.4.1能耗制动

2.4.2反接制动

2.4.3再生制动

2.5本章小结

第3章驱动系统的控制策略

3.1控制系统的构建

3.1.1电枢驱动电路设计

3.1.2励磁驱动电路设计

3.2电机速度调节策略

3.2.1开环调节策略

3.2.2闭环调节策略

3.3电流环调节

3.4控制系统的可编程参数

3.4.1加速率参数Acc_Rate

3.4.2制动率参数Brk_Rate

3.4.3驱动限流参数Drv_Clt

3.4.4制动限流参数Brk_Clt

3.5励磁的调整策略

3.6速度补偿策略

3.7本章小结

第4章控制系统的嵌入式软件设计

4.1 μC/OS-Ⅱ操作系统

4.1.1任务

4.1.2多任务

4.1.3任务优先级

4.1.4任务切换

4.1.5内核

4.1.6调度

4.1.7信号量

4.1.8时钟节拍

4.2μC/OS-Ⅱ操作系统的移植

4.2.1内存配置

4.2.2相关代码的修改

4.3嵌入式系统的软件设计

4.3.1任务的划分

4.3.2任务的创建及调度

4.3.3程序清单

4.4试验台测试

4.5本章小结

第5章控制系统装车试验

5.1控制系统空载试验

5.1.1开环阶跃响应

5.1.2闭环阶跃响应

5.2控制系统带载试验

5.3本章小结

第6章总结与展望

6.1全文总结

6.2进一步研究的展望

参考文献

附录 控制系统及电动汽车图片

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果