【技术实现步骤摘要】
一种多维一体的车载磁悬浮飞轮电池控制系统
[0001]本专利技术涉及用于电动汽车的车载磁悬浮飞轮电池(也称飞轮储能装置)控制
,具体涉及一种集低能耗、低成本及高稳定控制等多维一体的车载磁悬浮飞轮电池控制系统。
技术介绍
[0002]车载磁悬浮飞轮电池是一种基于磁悬浮轴承技术的新型机电一体化装置,它突破了传统化学电池的局限,具有储能密度高、能量转换率高、使用寿命长、无污染等优点。车载磁悬浮飞轮电池在实现工程应用普及化方面,飞轮转子的稳定控制、能耗及成本方面都是关键影响因素。
[0003]稳定控制方面:汽车自身行驶状态和复杂路况都将加剧飞轮转子的陀螺效应,影响车载磁悬浮飞轮电池飞轮转子的稳定性。在抑制飞轮转子的陀螺效应、提高其自身稳定性方面,主要方法包括三类,分别是基于现代控制理论的控制算法、智能解耦算法和基于传统分散PD控制器的交叉反馈控制算法。基于现代控制理论的控制算法中的线性状态反馈解耦控制(章琦.主动电磁轴承飞轮储能系统陀螺效应抑制研究[D].浙江:浙江大学,2012)涉及到反馈阵,其中的参数与转子转速有关,考虑到飞轮电池转子转速极易变化,这就要求该控制算法不仅需要性能好的速度观测器,同时每次转速的变化需要对反馈阵进行在线计算,计算量大,实际工程中不易实现。智能解耦算法包括神经解耦算法、模糊解耦算法、滑模解耦算法等等,这些算法需要比较大的计算机配置资源,并且控制器的设计十分复杂。基于传统分散PD控制器的交叉反馈控制算法相比于上述两类解耦算法,简单直接,计算量小,工程中容易实现。上述所有控制算法仅仅考 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多维一体的车载磁悬浮飞轮电池控制系统,其特征在于,包括线性闭环控制器(1)、模糊PID交叉反馈控制模块(12)、神经网络逆解耦控制模块(14)、改进零功率控制模块(15)、坐标系转换模块(241)、累加和坐标系转换模块(242)、复合被控对象(2)和支持向量机位移预测模块(3),线性闭环控制器(1)包括控制方式切换模块(11);所述线性闭环控制器(1)的输出分别作为模糊PID交叉反馈控制模块(12)、神经网络逆解耦控制模块(14)的输入,所述模糊PID交叉反馈控制模块(12)的输出以及神经网络逆解耦控制模块(14)经坐标系转换模块(241)的输出作为控制复合被控对象(2)的输入,经复合被控对象(2)变换复用,作为支持向量机位移预测模块(3)的输入;模糊PID交叉反馈控制模块(12)、神经网络逆解耦控制模块(14)的输出经累加和坐标系转换模块(242)处理,与支持向量机位移预测模块(3)的输出复用,作为改进零功率控制模块(15)的输入;改进零功率控制模块(15)产生参考位移输出,与支持向量机位移预测模块(3)的实际位移输出一同作为线性闭环控制器(1)的输入。2.根据权利要求1所述的车载磁悬浮飞轮电池控制系统,其特征在于,所述复合被控对象(2)包括第一Clark逆变换模块(211)、第二Clark逆变换模块(212)、第三Clark逆变换模块(213)、第一开关功率放大器(221)、第二开关功率放大器(222)、电流传感器(23)、电流归整模块(25)和实际被控对象,所述实际被控对象包括轴向磁轴承a2、前径向磁轴承a1和后径向磁轴承b1;所述第一Clark逆变换模块(211)的输入为:模糊PID交叉反馈控制模块(12)输出的径向控制电流信号{i
tax
*、i
tay
*};所述第一开关功率放大器(221)的输入为:模糊PID交叉反馈控制模块(12)输出的径向控制电流信号i
tz
*;所述第三Clark逆变换模块(213)的输入为:模糊PID交叉反馈控制模块(12)输出的径向控制电流信号{i
tbx
*、i
tby
*};所述第二Clark逆变换模块(212)的输入为:神经网络逆解耦控制模块(14)输出的径向控制电流信号{i
kax
*、i
kay
*、i
kbx
*、i
kby
*};所述第二开关功率放大器(222)的输入为:神经网络逆解耦控制模块(14)输出的径向控制电流信号i
kz
*;所述第一Clark逆变换模块(211)、第一开关功率放大器(221)、第三Clark逆变换模块(213)、第二Clark逆变换模块(212)和第二开关功率放大器(222)的输出均通过电流传感器(23)后,再输入电流归整模块(25);所述电流归整模块(25)处理后获取电流信号{i
au
、i
av
、i
aw
、i
bu
、i
bv
、i
bw
、i
z
}作为支持向量机位移预测模块(3)的输入;所述i
z
作为轴向磁轴承a2的输入,{i
av
、i
aw
、i
au
}作为前径向磁轴承a1的输入,所述{i
bv
、i
bw
、i
bu
}作为后径向磁轴承b1的输入。3.根据权利要求2所述的车载磁悬浮飞轮电池控制系统,其特征在于,所述i
au
=i
tau
+i
kau
、i
av
=i
tav
+i
kav
、i
aw
=i
taw
+i
kaw
、i
bu
=i
tbu
+i
kbu
、i
bv
=i
tbv
+i
kbv
、i
bw
=i
tbw
+i
kbw
、i
z
=i
tz
+i
kz
,所述i
tau
、i
tav
、i
taw
是第一Clark逆变换模块(211)的输出,所述i
kau
、i
kav
、i
kaw
是第二Clark逆变换模块(212)的输出,所述i
tbu
、i
tbv
、i
tbw
是第三Clark逆变换模块(213)的输出,所述i
kbu
、i
kbv
、i
kbw
是第二Clark逆变换模块(212)的输出,所述i
tz
是第一开关功率放大模块(221)的输出,所述i
kz
是第二开关功率放大模块(222)的输出。
4.根据权利要求1所述的车载磁悬浮飞轮电池控制系统,其特征在于,所述累加和坐标系转换模块(242)对神经网络逆解耦控制模块(14)输出的电流信号{i
kz
*、i
kx
*、i
ky
*、i
kθx
*、i
kθy
*}、模糊PID交叉反馈控制模块(12)输出的电流信号{i
tz
*、i
tax
*、i
tay
*、i
tbx
*、i
tby
*}进行如下处理:将电流信号{i
tz
*、i
tax
*、i
tay
*、i
tbx
*、i
tby
*}线性转换为质心坐标系下的控制电流信号i
tx
*、i
ty
*、i<...
【专利技术属性】
技术研发人员:张维煜,高映洁,韩啸雅,沈琳烽,俞珏鑫,
申请(专利权)人:江苏大学,
类型:发明
国别省市:
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