一种并联混合动力汽车PMSM驱动电机混沌运动控制系统和控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种并联混合动力汽车PMSM驱动电机混沌运动控制系统和控制方法，包括电机混沌运动识别器和电机混沌运动控制器；所述电机混沌运动识别器包括：信号采集与调理电路、A/D转换电路、单片机、数据存储电路、定时电路以及USB接口电路；所述USB接口电路与所述电机混沌运动控制器相连接；所述信号采集与调理电路与并联混合动力汽车PMSM驱动电机系统相连接，所述信号采集与调理电路用于采集并联混合动力汽车PMSM驱动电机的信号；所述信号经A/D转换电路处理后存放于所述数据存储电路里；所述电机混沌运动控制器为带有模糊PID控制的上位机，其通过USB接口电路与电机混沌运动识别器通信。本发明专利技术装置简单、能够实时检测混沌行为，并且可靠性高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于主动安全
，具体涉及一种并联混合动力汽车PMSM驱动电机 混沌运动控制系统和控制方法。
技术介绍
混沌现象是指在一个确定性系统中，发生的一种看似无规则的随机运动，这种运 动具有随机性、无序性和不可预知性等特征。混沌现象产生于简单的非线性系统，广泛存在 于自然界中，是存在于一个确定性系统中有限维相空间的高度不稳定运动。 并联混合动力汽车由发动机和电机共同提供车辆行驶驱动动力。电机作为整车动 力源之一，其混沌运动将直接对整个车辆的传动系统的性能产生巨大的影响，比如车辆传 动系统零部件的寿命会降低、影响整车行驶平顺性、车辆在行驶过程中产生突然刹车、转向 失灵等安全事故，因此必须对其混沌运动进行识别、控制，以使并联混合动力汽车安全、平 稳地运行。
技术实现思路
为了解决上述电机混沌运动会对整个车辆的传动系统的性能产生不利影响，本发 明提出了一种针对于并联混合动力汽车PMSM驱动电机的混沌运动的控制系统和控制方 法，本专利技术在判断出电机发生混沌运动后，控制电机到稳定工作点，以达到使并联混合动力 汽车安全、平稳地运行的目的，且结构简单、容易实现。采用的技术方案为： -种并联混合动力汽车PMSM驱动电机混沌运动控制系统，包括电机混沌运动识 别器和电机混沌运动控制器； 所述电机混沌运动识别器包括：信号采集与调理电路、A/D转换电路、单片机、数 据存储电路、定时电路以及USB接口电路；所述信号采集与调理电路与所述A/D转换电路相 连接，所述A/D转换电路与所述单片机相连接，所述单片机分别与所述数据存储电路、所述 定时电路和所述USB接口电路相连接；所述USB接口电路与所述电机混沌运动控制器相连 接； 所述信号采集与调理电路与并联混合动力汽车PMSM驱动电机系统相连接，所述 信号采集与调理电路用于采集并联混合动力汽车PMSM驱动电机的信号；所述并联混合动 力汽车PMSM驱动电机的信号经A/D转换电路处理后存放于所述数据存储电路里； 所述电机混沌运动控制器为上位机；上位机进行参数计算和处理以控制并联混合 动力汽车PMSM驱动电机混沌运动，使所述驱动电机在稳定点工作。 进一步，所述电机混沌运动控制器采用电机混沌运动模糊PID控制器，所述电机 混沌运动模糊PID控制器采用PI控制。 进一步，所述并联混合动力汽车PMSM驱动电机的信号具体为：驱动电机在d-q旋 转坐标系下的d轴电压ud、q轴电压uq以及负载转矩1\。 进一步，所述驱动电机采用表贴式永磁同步电机。 基于上述系统，本专利技术还提出了一种并联混合动力汽车PMSM驱动电机混沌运动 控制方法，包括如下步骤： (1)建立驱动电机混沌模型； (2)利用定时电路设置采集间隔定时时间，由信号采集与调理电路来实时采集并 联混合动力汽车PMSM驱动电机在d_q旋转坐标系下的d轴电压ud、q轴电压uq以及负载转 矩Tl; (3)将步骤（2)中采集的信号利用信号采集与调理电路和A/D转换电路进行滤波、 自校准处理，并通过单片机将步骤（2)中采集的信号参数输入到数据存储电路中； (4)利用步骤（3)中处理的并联混合动力汽车PMSM驱动电机在d-q旋转坐标系下 的d轴电压ud、q轴电压uq以及负载转矩T。参数，单片机依据Lyapunov指数的原理判断电 机系统是否出现混沌运动；若出现混沌运动，则执行步骤（5)，否则执行步骤（2); (5)将并联混合动力汽车PMSM驱动电机在d-q旋转坐标系下的d轴电压ud、q轴 电压Uq以及负载转矩1\参数通过USB接口电路传输到带模糊PID控制器的上位机中，应用 上位机中的模糊PID控制器进行参数计算和处理以控制并联混合动力汽车PMSM驱动电机 混沌运动，使驱动电机在稳定点工作。 进一步，所述步骤（1)具体实现包括如下步骤： (1-1)建立驱动电机的数学模型； (1-2)对步骤（1-1)所述的数学模型进行线性仿射变换和时间尺度变换得到线性 模型； (1-3)利用步骤（1-2)中的线性模型建立驱动电机的混沌模型。 进一步，所述步骤（4)中单片机依据Lyapunov指数的原理判断电机系统是否出现 混沌运动的具体过程为： (4-1)定义驱动电机的Lyapunov指数； (4-2)计算步骤（4-1)中所述的Lyapunov指数最大值； (4-3)依据步骤（4-2)中所述的Lyapunov指数最大值进行混纯判断。 进一步，所述步骤（4-2)计算步骤（4-1)中所述的Lyapunov指数最大值的具体实 现步骤为：a.选择初始条件和初始扰动；b.利用Gram-Schmidt正交化法产生一组正交基向量；c.利用步骤b中所述的正交基向量得到n个Lyapunov指数；d.利用驱动电机参数计算步骤c中最大Lyapunov指数值。 进一步，所述步骤（5)中所述模糊PID控制器的模糊推理规则为：当|e|较小时， KP、K^取较大值，；当|e|和|ec|中等大时，Kp取小值且1^取中等大值时；当|e|较大时，Kp取大值且K 0 ;偏差变化速率|ec|较大时，Kp取较小值、Ki取较大值。 和现有技术相比，本专利技术的有益效果： (1)采用较少的元件，实行按功能封装，硬件装置简单、实用。 (2)采用带有掉电保护功能的单片机与数据存储电路单元双向连接的方式，掉电 后数据可以自动保护，混沌实时检测不间断，可靠性高； (3)将采集的信号经过调理电路单元和A/D转换电路单元进行滤波、自校准处理， 测量精度较高。 (4)基于高测量精度、掉电数据保护等特点，使系统具有较高的实时性和可靠性。 (5)利用模糊PID控制方法对PMSM电机混沌行为进行控制，能够有效适应电机参 数Y、〇的变化，避免和减轻了严重的设备损坏，能够大幅降低维护成本。【附图说明】 图1为本专利技术提出的一种并联混合动力汽车PMSM驱动电机混沌运动控制系统的 整体结构框图； 图2为本专利技术提出的一种并联混合动力汽车PMSM驱动电机混沌运动控制方法的 流程示意图； 图3为本专利技术中的电机混沌模糊PID控制器的原理图。【具体实施方式】 本专利技术提出的一种并联混合动力汽车PMSM驱动电机混沌运动控制系统包括并联 混合动力汽车用PMSM驱动电机系统、电机混沌运动识别器以及带有混沌控制程序的上位 机（即电机混沌运动控制器）。其中，电机混沌运动识别器依据Lyapunov指数的原理进行 工作，Lvapunov指数是表示混纯吸引子的整体稳定与局部不稳定的统计量，当电机系统中 至少出现一个正Lyapunov指数时，即可判定电机系统已出现混沌运动；在带有混沌控制程 序的上位机中，基于PID控制的控制精度高与模糊控制鲁棒性优良的特点，设计模糊PID控 制器，对已发生的PMSM驱动电机混沌运动进行控制。所述电机混沌运动识别器采集的是电 机系统的信号，与带有混沌运动控制程序的上位机呈双向连接。 如图1所示，所述电机混沌运动识别器是由信号采集与调理电路、A/D转换电路、 单片机、USB接口电路、数据存储电路和定时电路构成。其中，所述信号采集与调理电路采 集并联混合动力汽车PMSM驱动电机的信号，其输出端与A/D转换电路的输入端相连；所述 单片机与A/D转换电路、USB接口电路、数据存储电路和定时电路分别呈双向连接；所述USB 接口电路与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种并联混合动力汽车PMSM驱动电机混沌运动控制系统，其特征在于，包括电机混沌运动识别器和电机混沌运动控制器；所述电机混沌运动识别器包括：信号采集与调理电路、A/D转换电路、单片机、数据存储电路、定时电路以及USB接口电路；所述信号采集与调理电路与所述A/D转换电路相连接，所述A/D转换电路与所述单片机相连接，所述单片机分别与所述数据存储电路、所述定时电路和所述USB接口电路相连接；所述USB接口电路与所述电机混沌运动控制器相连接；所述信号采集与调理电路与并联混合动力汽车PMSM驱动电机系统相连接，所述信号采集与调理电路用于采集并联混合动力汽车PMSM驱动电机的信号；所述并联混合动力汽车PMSM驱动电机的信号经A/D转换电路处理后存放于所述数据存储电路里；所述电机混沌运动控制器为上位机；所述上位机进行参数计算和处理以控制并联混合动力汽车PMSM驱动电机混沌运动，使所述驱动电机在稳定点工作。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陆文昌，张勇，陈龙，袁朝春，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32