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电动汽车用感应电机反馈耗散哈密顿实现及控制


电动汽车用感应电机反馈耗散哈密顿实现
及控制#
裴文卉,李珂,张承慧**
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(山东大学控制科学与工程学院,山东济南 250061)
摘要:本文基于已建立的同步旋转坐标系下考虑铁损的电动汽车用感应电机模型,研究了电
动汽车用感应电机反馈耗散哈密顿实现及控制问题。首先选取了适当的状态变量,然后给出
了基于系统总能量的哈密顿函数,并通过预置反馈的方法建立了系统的端口受控哈密尔顿模
型,并基于能量耗散特性选取了期望闭环哈密顿函数,设计了期望的闭环系统 PCH 结构,
利用系统的互联和阻尼配置以及能量成形实现了对电动汽用感应电机的控制,保证了整个系
统的全局稳定性,仿真结果验证了该控制策略的有效性。
关键词:电电动汽车;感应电机;反馈;Hamilton 实现
中图分类号:TM346
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Hamilton Realization and Control of Induction Motor for
Electric Vehicles
PEI Wenhui, LI Ke, Zhang Chenghui
School of control science and engineering, Shandong University, Jinan Shandong 250061
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Abstract: In this paper, the Hamilton realization of the induction motor considering iron losses is
proposed based on it’s mathematical model in a synchronously rotating frame.. The proper state
variables are chosen at first, then the Hamiltonian function based on total energy of the induction
motor is given and the port controlled Hamiltonian PCH model in a synchronously rotating
frame of reference based on its mathematical model including iron losses is proposed. We choose
the closed-loop Hamiltonian function and design the controller according to the energy-dissipative
nature. This method ensures the global stability of the system. The simulation validates the
efficiency of the control scheme.
Key words: electric vehicle; induction motor; feedback; Hamilton realization
0 引言
电动汽车自问世以来,对能源安全和环境保护有重要意义,是21世纪极具市场潜力的绿
色产业。感应电机以其体积小、重量轻、成本低等优点,成为了电动汽车的主要驱动方案。
[1]
经典矢量控制是基于忽略铁损的感应电机数学模型的。然而,对于电动汽车而言,为了在高
速行驶时仍然可以获得较好的转矩电流调节能力,要求电机的反电动势小。较小的励磁电感
可以降低反电动势,提高输入电压的利用率,但同时也会带来较大的电流纹波,导致电机铁
损增加,这在电机运行于高速区时尤为明显,因此铁损对电机的各项控制性能产生的影响不
[2] [3]
[4]
Hamilton 系统是非线性科学的重要研究领域,它具有结构清晰、物理意义明确等突出
[5]
基金项目:高等学校博士学科点专项科研基金(200804220047,200804221053)
作者简介:裴文卉(1982 年-),女,博士研究生,电动汽车驱动系统优化与控制
通信联系人:李珂(1979-),男,副教授,主要研究方向:电动汽车、风力发电、工程优化控制等. E-mail:
like@
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性结构,特别适合于电机控制领域。国内学者于海生在这一领域做了部分工作,但其考虑的
模型均为不计铁损的电机,不适合在电动汽车中应用,有鉴于此,本文将Hamilton控制系统
理论体系引入电动汽车感应电机驱动系统控