[发明专利]考虑铁损的电动汽车异步电机模糊自适应动态面控制方法

说明书

技术领域

本发明属于动汽车电机调速控制技术领域，涉及一种考虑铁损的电动汽车异步电机模糊自适应动态面控制方法。

背景技术

国际金融危机以来，美、欧、日、韩等发达国家都在推动汽车产业的转型发展,全球范围内形成了发展新能源汽车的又一轮热潮。在所有技术创新中，电机驱动具有极其重要的地位,因为未来的驱动方式必须具有能耗低、更环保、更具有可持续性等特点。

电动汽车包括电机驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统和完成既定任务的工作装置等。电机驱动及控制系统是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点。电动汽车是汽车工业的一个重要分支，电动汽车的发展对于能源安全以及环境保护有着重大的意义。近年来，对于电动汽车的关注日益增高，与此同时，对高效、可靠、经济的电机驱动技术的需求也日益紧迫。因此，电动汽车动力系统的研究受到了国内外学者的广泛关注。

在过去的几十年中，异步电动机以其结构简单，成本低廉，可靠性高和耐用性强的优点，在现代电动汽车领域已经得到广泛的应用。然而，由于其动态模型存在非线性、多变量等特点，异步电机的控制相当复杂。除此之外，为了实现速度的有效、准确控制，必须考虑铁磁损耗对电机的影响，这样将不可避免地增加了系统的复杂性。因此，很多的控制策略已经被提出来应用于考虑铁损的异步电机驱动系统，比如：滑模控制，输入输出反馈线性化控制，直接转矩控制，神经网络控制，反步法控制等等。

在控制不确定非线性系统，尤其是那些不满足特定条件的系统方面，反步控制方法被认为是最常用的控制方法之一。这种控制设计的优点是使用虚拟控制变量来使原来的高阶系统简单化；与此同时，通过选择一个合适的Lyapunov函数，可以系统地得到控制输出。然而，传统反步控制中对虚拟控制函数进行连续求导，容易引起“计算爆炸”问题。为了克服这个问题，2000年美国学者Swaroop D等人首次提出了动态面技术。结合动态面技术的反步控制方法将虚拟控制函数经过一阶低通滤波处理，得到了新的控制变量，避免了对虚拟函数的连续求导，从而克服了传统反步设计的“计算爆炸”问题。

模糊逻辑系统在处理未知非线性函数方面的能力引起了国内外控制界的广泛关注,并用于具有高度非线性和不确定性的复杂控制系统设计中。反步技术与自适应模糊控制相结合是一种有效的非线性控制方法。该方法通过利用模糊逻辑系统逼近系统中的高度非线性函数,并结合自适应和反步技术构造控制器，该方法已经成功的应用到交流传动系统的相关控制中。

发明内容

本发明的目的在于提出一种考虑铁损的电动汽车异步电机模糊自适应动态面控制方法，利用模糊逻辑系统逼近异步电动机驱动系统的未知非线性函数，使用自适应反步法来构造控制器，通过将动态面控制技术与自适应模糊反步法结合起来，来实现对异步电机速度的控制。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

考虑铁损的电动汽车异步电机模糊自适应动态面控制方法，包括如下步骤：

a在同步旋转坐标(d-q)下建立考虑铁损的异步电机的动态模型

其中，ω_r为异步电机转子角速度；J为转动惯量；T_L为负载转矩；ψ_d为转子磁链；n_p为极对数；i_qs,i_ds为q,d轴定子电流；i_qm,i_dm分别为q,d轴励磁电流；u_qs,u_ds为异步电机q,d轴定子电压；L_m为互感；L_1r,L_1s分别为定转子漏感；R_s,R_r,R_fe分别为异步电机定、转子及铁损等效电阻；

为了简化上述动态模型，定义如下变量：

则考虑铁损的异步电机的动态模型表示为：

其中，

b根据反步法原理，设计考虑铁损的异步电机模糊自适应动态面控制器

定义系统误差变量如下：