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《電氣制造雜志》2014年第七期

1變參數(shù)模型參考自適應(yīng)轉(zhuǎn)速估計方案

由圖2所示的模型參考自適應(yīng)轉(zhuǎn)速估計系統(tǒng)框圖可知，常規(guī)的模型參考自適應(yīng)轉(zhuǎn)速估計系統(tǒng)的估計準確度取決與參考模型，而參考模型（電壓模型）在低速時由于定子電阻的影響，與實際值誤差較大。因此，可以在低速時適當選取較大的Kp、Ki值，以加快低速時的系統(tǒng)響應(yīng)速度，減少收斂時間。當轉(zhuǎn)速升高時，可以適當選取較小的Kp、Ki值，以削弱靜差，消除超調(diào)，減小穩(wěn)定時間。基于此，在圖2所示的常規(guī)的模型參考自適應(yīng)速度估計系統(tǒng)的基礎(chǔ)上做出改進，采用變參數(shù)的模型參考自適應(yīng)速度估計系統(tǒng)，即Kp、Ki參數(shù)是隨著估計轉(zhuǎn)速的大小變化的。式（3）為Kp變化表達式，式（4）為Ki變化表達式。其中K1為系數(shù)值，可以根據(jù)設(shè)定轉(zhuǎn)速大小進行調(diào)整。當轉(zhuǎn)速wr小于50時，取為Kp恒定值；當轉(zhuǎn)速大于50時，Kp隨著轉(zhuǎn)速的變化而逐漸減小。當轉(zhuǎn)速小于150時，取Ki為恒定值；當轉(zhuǎn)速大于150時，Ki亦隨著轉(zhuǎn)速的變化而減小。改進的變參數(shù)的模型參考自適應(yīng)轉(zhuǎn)速估計算法只是Kp、Ki隨估計轉(zhuǎn)速變化，其他部分依然遵循常規(guī)模型參考自適應(yīng)的轉(zhuǎn)速估計算法進行設(shè)計。

2仿真與分析

2.1控制系統(tǒng)模型的建立以中小型異步電動機為控制對象，為了檢驗變參數(shù)模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)的正確性和可靠性。對異步電動機無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)進行仿真，仿真選取電動機參數(shù)：額定電壓為380V，額定電流為7.5A，額定轉(zhuǎn)速為1440r/min，定子電阻為2.7Ω，轉(zhuǎn)子電阻為2.23Ω，定子電感為0.3562H，轉(zhuǎn)子電感為0.3562H，極對數(shù)為2，定轉(zhuǎn)子互感為0.3425H，轉(zhuǎn)動慣量為0.00825N•m。根據(jù)以上所介紹的變參數(shù)模型參考自適應(yīng)轉(zhuǎn)速估計理論以及所選定的電動機參數(shù)，在Matlab/Simulink中分別組建基于常規(guī)模型參考自適應(yīng)和變參數(shù)模型參考自適應(yīng)的異步電動機無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)。其中，變參數(shù)模型參考自適應(yīng)的轉(zhuǎn)速估計模型如圖3所示，異步電動機無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)的仿真模型如圖4所示。

2.2控制系統(tǒng)的仿真分析電動機首先空載起動，設(shè)定初始轉(zhuǎn)速為850r/min，在0.16s的時候?qū)⑥D(zhuǎn)速設(shè)置為350r/min，在0.28s時突加5N•m的負載，設(shè)置仿真時間為0.8s，對其進行仿真。仿真結(jié)果如圖5、圖6和圖7所示。由圖5可以看出，電動機有一定的超調(diào)但響應(yīng)速度很快，在0.08s左右達到設(shè)定轉(zhuǎn)速輸出，穩(wěn)定后轉(zhuǎn)速誤差在5r/min以內(nèi)，轉(zhuǎn)速輸出準確度較高。

由圖6、圖7可以看出,在低速情況下，基于變參數(shù)MRAS轉(zhuǎn)速估計方法比常規(guī)MRAS轉(zhuǎn)速估計方法的收斂速度更快，轉(zhuǎn)速誤差更小。前者收斂時間約1）研究時假定路況已知。文獻[5]研究了巡航加速等工況下的優(yōu)化方法；文獻[6]研究了鄉(xiāng)村路線、城市路線和兩者混合下燃料電池電動汽車動力系統(tǒng)容量的設(shè)計方法，研究了不同輔助能量系統(tǒng)下動力系統(tǒng)的效率和能耗，為燃料電池動力系統(tǒng)設(shè)計提供參考。2）研究時假定路況未知。文獻[7]基于FIATPanda車型，針對燃料電池插電式電動汽車的動力要求，研究了兩者控制測量：離線全局優(yōu)化和動態(tài)優(yōu)化下控制測量的設(shè)置方法。對于家庭充電和燃料電池混合應(yīng)用的能量優(yōu)化控制方法。文獻[8]研究了駕駛習(xí)慣對能量的使用情況，并對動力系統(tǒng)和尺寸容量等做了優(yōu)化。

作者：徐剛尹國慧孫志華王洪濤程誠單位：東風汽車公司技術(shù)中心新能源汽車研究所