恭贺研旭YX-PMP2000电机控制快速原型开发集成平台助力【东北石油大学】张老师团队发表高质量SCI论文
发布时间：
2024-03-11 16:37
来源：
论文名称：
Double-hierarchical fuzzy exponential convergence law fractional-order sliding mode control for PMSM drive control in EV
基于电动汽车PMSM驱动控制的双层次模糊指数收敛律分数阶滑模控制
期刊名称：Engineering Science and Technology, an International Journal
论文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2215098623002148
SCI收录号：https://doi.org/10.1016/j.jestch.2023.101536
影响因子：5.7
论文主要内容：
在永磁同步电机（PMSM）的矢量控制中，需要解决速度过冲和转矩脉动现象。电动汽车（EV）中 PMSM 的驱动控制有两个前提条件。第一是必须确保车辆的整体控制，第二是在保证电机稳定控制的同时，确保车辆控制的经济性。因此，本文首先提出了模糊分数阶指数收敛律滑模控制（F-CFSMC），它是以在线修正分数阶滑模面的指数收敛律为目的而构建的。它用参数明确表达了分数阶滑模面的到达时间和收敛速度。利用Lyapunov方程证明了 F-CFSMC 的稳定性。F-CFSMC 适用于具有不同参数的PMSM。接下来，引入了考虑电动汽车电池参数因素的模糊控制器，将锂电池和PMSM结合起来，以提高能量利用率。至此，双层次模糊分数阶指数收敛律滑动模式控制（DF-CFSMC）构建完成。此外，还使用 DF-CFSMC 和传统 PMSM 控制进行了比较仿真和实验，并在 PMSM 分层中得到了结果。在电动汽车分层应用中也进行了仿真，以显示 DF-CFSMC 的通用性、可重复性和优势。
实验方法介绍：
本文旨在设计一种高精度电机控制，以改善 PMSM 时变系统的动态特性，减少电机过冲和转矩脉动。该设计采用基于指数收敛律的分数阶滑模控制（CFSMC）来改善动态特性。与传统的滑模控制相比，分数阶滑模控制具有收敛速度快、控制精度高、滑模面自由度大等优点。但也存在参数只适用于特定情况的现象。为解决这一现象，本设计采用模糊控制在线修改 CFSMC 的参数，建立了模糊指数收敛律分数阶滑模控制（F-CFSMC）。因此，F-CFSMC 可以确保适用于不同参数的 PMSM，以及同一 PMSM 的不同外部情况。其次，本设计考虑了纯电动汽车锂电池参数的影响，不会影响电机 F-CFSMC 算法的稳定控制。通过在整车控制器中引入第二层模糊控制，完成了双层模糊指数收敛律分数阶滑模控制（DF-CFSMC）。其目的是提高整车的能量利用率。
构建 PMSM 实验平台
结论：
本研究设计了一种DF-CFSMC，它结合了SMC的动态控制精度、模糊算法的速度跟踪能力和分数阶微积分的滑动面在线调整，并进行了严格的证明。本文设计的一种新的双层模糊分数阶指数收敛律滑模控制算法，以产生更有效、更稳定的控制信号，改善电动汽车中 PMSM 控制系统的动态特性和速度跟踪性能。此外，还利用 Lyapunov 稳定方程验证了 F-CFSMC 的有效性。此外，为了进一步验证 F-CFSMC 的有效性和实用性，本文还利用仿真和实验验证了算法的稳定性。实验结果和性能测量充分验证了所提出的 F-CFSMC 在 PMSM 驱动系统中的良好控制性能和鲁棒性。此外，本文还选择了电动汽车作为实际应用场景，介绍了基于 DF-CFSMC 的 SOC 在线状态耦合 PMSM 控制的车辆仿真实验。实验结果表明，DF-CFSMC 不仅能增强电机控制系统的抗干扰性，减弱电机的抖动现象，还能有效降低转速超调，同时提高整车的能量利用率，降低车速和电机跟踪误差，具有良好的实际应用能力。
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