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恭賀研旭YX-PMP2000電機控制快速原型開發集成平臺助力【東北石油大學】張老師團隊發表高質量SCI論文

發布時間：

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

基于電動汽車PMSM驅動控制的雙層次模糊指數收斂律分數階滑模控制

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

論文主要內容：

在永磁同步電機（PMSM）的矢量控制中，需要解決速度過沖和轉矩脈動現象。電動汽車（EV）中 PMSM 的驅動控制有兩個前提條件。第一是必須確保車輛的整體控制，第二是在保證電機穩定控制的同時，確保車輛控制的經濟性。因此，本文首先提出了模糊分數階指數收斂律滑模控制（F-CFSMC），它是以在線修正分數階滑模面的指數收斂律為目的而構建的。它用參數明確表達了分數階滑模面的到達時間和收斂速度。利用Lyapunov方程證明了 F-CFSMC 的穩定性。F-CFSMC 適用于具有不同參數的PMSM。接下來，引入了考慮電動汽車電池參數因素的模糊控制器，將鋰電池和PMSM結合起來，以提高能量利用率。至此，雙層次模糊分數階指數收斂律滑動模式控制（DF-CFSMC）構建完成。此外，還使用 DF-CFSMC 和傳統 PMSM 控制進行了比較仿真和實驗，并在 PMSM 分層中得到了結果。在電動汽車分層應用中也進行了仿真，以顯示 DF-CFSMC 的通用性、可重復性和優勢。

實驗方法介紹：

本文旨在設計一種高精度電機控制，以改善 PMSM 時變系統的動態特性，減少電機過沖和轉矩脈動。該設計采用基于指數收斂律的分數階滑模控制（CFSMC）來改善動態特性。與傳統的滑模控制相比，分數階滑模控制具有收斂速度快、控制精度高、滑模面自由度大等優點。但也存在參數只適用于特定情況的現象。為解決這一現象，本設計采用模糊控制在線修改 CFSMC 的參數，建立了模糊指數收斂律分數階滑模控制（F-CFSMC）。因此，F-CFSMC 可以確保適用于不同參數的 PMSM，以及同一 PMSM 的不同外部情況。其次，本設計考慮了純電動汽車鋰電池參數的影響，不會影響電機 F-CFSMC 算法的穩定控制。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收斂律分數階滑模控制（DF-CFSMC）。其目的是提高整車的能量利用率。

構建 PMSM 實驗平臺

結論：

本研究設計了一種DF-CFSMC，它結合了SMC的動態控制精度、模糊算法的速度跟蹤能力和分數階微積分的滑動面在線調整，并進行了嚴格的證明。本文設計的一種新的雙層模糊分數階指數收斂律滑模控制算法，以產生更有效、更穩定的控制信號，改善電動汽車中 PMSM 控制系統的動態特性和速度跟蹤性能。此外，還利用 Lyapunov 穩定方程驗證了 F-CFSMC 的有效性。此外，為了進一步驗證 F-CFSMC 的有效性和實用性，本文還利用仿真和實驗驗證了算法的穩定性。實驗結果和性能測量充分驗證了所提出的 F-CFSMC 在 PMSM 驅動系統中的良好控制性能和魯棒性。此外，本文還選擇了電動汽車作為實際應用場景，介紹了基于 DF-CFSMC 的 SOC 在線狀態耦合 PMSM 控制的車輛仿真實驗。實驗結果表明，DF-CFSMC 不僅能增強電機控制系統的抗干擾性，減弱電機的抖動現象，還能有效降低轉速超調，同時提高整車的能量利用率，降低車速和電機跟蹤誤差，具有良好的實際應用能力。