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發(fā)布時(shí)間：
2024-03-11 16:37
來源：
論文名稱：
Double-hierarchical fuzzy exponential convergence law fractional-order sliding mode control for PMSM drive control in EV
基于電動(dòng)汽車PMSM驅(qū)動(dòng)控制的雙層次模糊指數(shù)收斂律分?jǐn)?shù)階滑模控制
期刊名稱：Engineering Science and Technology, an International Journal
論文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2215098623002148
SCI收錄號：https://doi.org/10.1016/j.jestch.2023.101536
影響因子：5.7
論文主要內(nèi)容：
在永磁同步電機(jī)（PMSM）的矢量控制中，需要解決速度過沖和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)現(xiàn)象。電動(dòng)汽車（EV）中 PMSM 的驅(qū)動(dòng)控制有兩個(gè)前提條件。第一是必須確保車輛的整體控制，第二是在保證電機(jī)穩(wěn)定控制的同時(shí)，確保車輛控制的經(jīng)濟(jì)性。因此，本文首先提出了模糊分?jǐn)?shù)階指數(shù)收斂律滑?？刂疲?/font>F-CFSMC），它是以在線修正分?jǐn)?shù)階滑模面的指數(shù)收斂律為目的而構(gòu)建的。它用參數(shù)明確表達(dá)了分?jǐn)?shù)階滑模面的到達(dá)時(shí)間和收斂速度。利用Lyapunov方程證明了 F-CFSMC 的穩(wěn)定性。F-CFSMC 適用于具有不同參數(shù)的PMSM。接下來，引入了考慮電動(dòng)汽車電池參數(shù)因素的模糊控制器，將鋰電池和PMSM結(jié)合起來，以提高能量利用率。至此，雙層次模糊分?jǐn)?shù)階指數(shù)收斂律滑動(dòng)模式控制（DF-CFSMC）構(gòu)建完成。此外，還使用 DF-CFSMC 和傳統(tǒng) PMSM 控制進(jìn)行了比較仿真和實(shí)驗(yàn)，并在 PMSM 分層中得到了結(jié)果。在電動(dòng)汽車分層應(yīng)用中也進(jìn)行了仿真，以顯示 DF-CFSMC 的通用性、可重復(fù)性和優(yōu)勢。
實(shí)驗(yàn)方法介紹：
本文旨在設(shè)計(jì)一種高精度電機(jī)控制，以改善 PMSM 時(shí)變系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，減少電機(jī)過沖和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。該設(shè)計(jì)采用基于指數(shù)收斂律的分?jǐn)?shù)階滑?？刂疲?/font>CFSMC）來改善動(dòng)態(tài)特性。與傳統(tǒng)的滑?？刂葡啾龋?jǐn)?shù)階滑?？刂凭哂惺諗克俣瓤?、控制精度高、滑模面自由度大等優(yōu)點(diǎn)。但也存在參數(shù)只適用于特定情況的現(xiàn)象。為解決這一現(xiàn)象，本設(shè)計(jì)采用模糊控制在線修改 CFSMC 的參數(shù)，建立了模糊指數(shù)收斂律分?jǐn)?shù)階滑?？刂疲?/font>F-CFSMC）。因此，F-CFSMC 可以確保適用于不同參數(shù)的 PMSM，以及同一 PMSM 的不同外部情況。其次，本設(shè)計(jì)考慮了純電動(dòng)汽車鋰電池參數(shù)的影響，不會(huì)影響電機(jī) F-CFSMC 算法的穩(wěn)定控制。通過在整車控制器中引入第二層模糊控制，完成了雙層模糊指數(shù)收斂律分?jǐn)?shù)階滑模控制（DF-CFSMC）。其目的是提高整車的能量利用率。
構(gòu)建 PMSM 實(shí)驗(yàn)平臺
結(jié)論：
本研究設(shè)計(jì)了一種DF-CFSMC，它結(jié)合了SMC的動(dòng)態(tài)控制精度、模糊算法的速度跟蹤能力和分?jǐn)?shù)階微積分的滑動(dòng)面在線調(diào)整，并進(jìn)行了嚴(yán)格的證明。本文設(shè)計(jì)的一種新的雙層模糊分?jǐn)?shù)階指數(shù)收斂律滑?？刂扑惴ǎ援a(chǎn)生更有效、更穩(wěn)定的控制信號，改善電動(dòng)汽車中 PMSM 控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性和速度跟蹤性能。此外，還利用 Lyapunov 穩(wěn)定方程驗(yàn)證了 F-CFSMC 的有效性。此外，為了進(jìn)一步驗(yàn)證 F-CFSMC 的有效性和實(shí)用性，本文還利用仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了算法的穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和性能測量充分驗(yàn)證了所提出的 F-CFSMC 在 PMSM 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的良好控制性能和魯棒性。此外，本文還選擇了電動(dòng)汽車作為實(shí)際應(yīng)用場景，介紹了基于 DF-CFSMC 的 SOC 在線狀態(tài)耦合 PMSM 控制的車輛仿真實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，DF-CFSMC 不僅能增強(qiáng)電機(jī)控制系統(tǒng)的抗干擾性，減弱電機(jī)的抖動(dòng)現(xiàn)象，還能有效降低轉(zhuǎn)速超調(diào)，同時(shí)提高整車的能量利用率，降低車速和電機(jī)跟蹤誤差，具有良好的實(shí)際應(yīng)用能力。
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