并聯混合動力汽車PMSM驅動電機混沌運動控制

陶建君

江蘇大學汽車學院

并聯混合動力汽車PMSM驅動電機混沌運動控制

陶建君

江蘇大學汽車學院

針對并聯混合動力汽車PMSM驅動電機控制過程存在混沌運動現象，提出一種基于OGY算法的混沌控制算法。建立電機數學模型，分析電機參數對性能影響，建立電機控制數學模型，在Matlab/Simulink環境下進行仿真分析。仿真結果顯示并聯混合動力汽車PMSM驅動電機性能明顯提升。

摘要：并聯混合動力汽車PMSM驅動電機；混沌；控制

引言

混合動力汽車作為一種汽車工業的新技術，具有低污染和低油耗的特點，已成為國際、國內汽車發展的新熱點。電機系統作為混合動力汽車的一個子系統，不僅能夠驅動汽車行駛，還能將汽車制動過程中的部分動能和勢能回收并儲存起來，在汽車啟動和加速時加以利用。驅動電機也是再生制動系統中的主要部件，在混合動力汽車中起著至關重要的作用，對其進行研究具有重要的理論和現實意義。永磁同步電機具有高效、高功率密度以及良好的調速性能，正逐步成為混合動力汽車傳動中所使用的首選電機。

目前并聯混合動力汽車PMSM研究主要針對電機性能參數優化以及電機性能控制，對電機混沌運動缺乏相應研究。本文以并聯混合動力汽車PMSM驅動電機為研究對象，針對PMSM驅動電機運行過程存在的混沌現象進行運動控制，并提出OGY混沌控制算法，在原有驅動電機基礎上提升了電機穩定性和

1 PMSM數學建模

本文整車驅動電機為表貼式永磁同步電機(PMSM)，其輸入電壓為幅值為220V的三相電壓Ua,Ub,Uc由A-B-C靜止坐標系與d-q旋轉坐標系之間的關系，并通過仿射變換和時間變換，得到電機在兩相旋轉d-q坐標系下的數學模型：

式中：id, iq, ud, uq為d, q軸電流和電壓，ωm為轉子機械角速度，TL為電機負載轉矩。

其電壓方程為：

轉矩方程為：

2 OGY混沌控制算法

OGY (E.Ott， C.Grebogi， J.A.Yorke) 基于混沌吸引子中鑲嵌有無數個不穩定的周期軌道的理論基礎，利用混沌運動對很小的參數擾動敏感和混沌運動的遍歷性，給混沌運動系統一個較小的參數擾動控制量，把系統運動狀態控制到某一周期軌道。其控制流程為，以二維離散混沌系統為例：

在不動點附近對式(4)描述的混沌系統線性化，得到一個映射：

由式(5)，可把式(7)改寫為

因為p與有關，每步迭代要計算p，控制由調節p的值來實現，使混沌系統的狀態穩定到不動點。為使式(8)成立，需，充分小，如，令，這時系統再次進入混沌運動狀態，由混沌運動的遍歷性，系統的狀態將再次回到的鄰域，控制系統重新啟動。

3 仿真

在PMSM數學建模基礎上建立相應Simulink仿真模型，并搭建OGY混沌控制器，在此基礎上進行整車動力學仿真，圖1為3000 r / min突加額定負載時的轉速波動，以加混沌控制和未加控制作對比，以轉所作為參考依據。

圖1 突加額定負載時的轉速波動曲線

[1]肖啟明，楊明，劉可述，賈下跖，秦潔.PMSM 伺服系統速度環 PI控制器參數自整定及優化.電機與控制學報, 2014, 18(2): 102-107.