基于转矩模型的高压共轨柴油机控制策略

针对基于转矩模型的柴油发动机控制中,在中高转速时常会因机械损失MAP精度低,造成动力不足和输出转矩延迟的问题,在基于转矩模型的高压共轨柴油机控制策略的基础上,利用GT-Power软件搭建了柴油发动机工作过程的仿真模型。通过仿真研究了发动机的机械损失特性与转矩油量转换的关系,得到了理论MAP图,并根据台架试验结果进行了相应修改。采用改进后的MAP图对ECU控制参数进行了台架试验验证,并依据实际需求调整了控制燃烧的相关参数。发动机台架性能试验、整车转鼓试验和整车路试的结果表明,与改进前相比,发动机的经济性提升了0.8%、动力性提升了1%,整车排放符合国家法规要求;发动机输出转矩跟随特性改善了1.6%。

基于改进转矩模型的异步电机转子时间常数在线辨识算法

在异步电机间接矢量控制系统中,基于电磁转矩的模型参考自适应系统可以实现转子时间常数的在线辨识。但是,转矩模型的有效作用区间仅限于电机重载工况。通过建立辨识系统的小信号模型深入分析转矩模型的稳定性,得出结论:转矩模型具有2个平衡点,即期望平衡点和错误平衡点;错误平衡点是限制转矩模型作用范围的根本原因。为此,通过修改传统转矩模型中的参考转矩计算式,进而构造一种改进转矩模型。借助所提算法,可以避免错误平衡点问题。此外,从系统稳定运行和优化收敛过程2个角度给出比例积分自适应律参数的设计思路。实验验证了理论分析的正确性。

汽油发动机转矩模型标定方法策略研究

研究了汽油发动机转矩模型的标定方法策略。对于汽油发动机的转矩标定,需要确保发动机在不同工况下的模型转矩与发动机的实际做功转矩一致,及时响应驾驶员或整机的转矩请求,保障变速器换挡及时性、平顺性或及时响应电机的串并联请求。当汽油发动机运行在固定转速,固定气量的边界下,发动机实际发出转矩主要受当量空燃比和点火角的影响,当发动机发生爆燃现象、进入高温环境或响应转矩变化请求时,会发生点火角退角减小的情况。因此点火角的变化对发动机实际发出转矩的影响尤为突出,通过计算得到发动机在各工况下的最优点火角以及发动机的点火角效率曲线,即可保证发动机的转矩模型精度。

基于转矩模型的柴油机功率在线测试方法研究

针对拖拉机耕作过程柴油机输出功率不易精准测量的问题,基于柴油机燃油控制策略的转矩模型,对雷沃拖拉机在理论速度为5.7 km/h和8.9 km/h的耕地过程的柴油机功率进行了在线测量。将在线测量的指示功率与燃烧分析仪测量的指示功率进行了对比,结果表明:在拖拉机耕作速度较稳定的一段区间内,在线测量的指示功率平均值误差为2.99%,但瞬时值严重失真;分析发现喷油量和喷油时刻的变化是引起功率测量偏差较大的主要原因。为了提高柴油机输出功率在线测量的精准度,利用GTPower模型得到了该柴油机12个典型工况的空燃比和喷油时刻与转矩的定量关系,并提出利用喷油量修正系数和喷油时刻修正系数对在线测量方法进行修正。优化后方法的测试结果表明:拖拉机稳定运行阶段柴油机功率平均值误差为0.88%,瞬时值误差明显改善。

双盘式磁力耦合器输出转矩模型及实验研究

从电磁感应的角度出发,提出了简化的永磁体阵列三维模型,基于洛伦兹定律建立了转矩的解析模型,并对其展开了研究,给出了双盘式磁力耦合器动态特性的影响因素。利用有限元法及试验研究对所提出的转矩解析模型进行验证,该研究为磁力耦合器的设计提供了理论依据。

一种新型双定子8/3极开关磁阻电机转矩模型

提出了一种新型双定子8/3极开关磁阻电机。在分析其结构和原理的基础上,建立等效磁路模型和磁路分割模型,得到了自感、互感和气隙磁导公式,进而推导出该电机的转矩数学模型。最后利用有限元分析软件,验证了该数学模型的正确性,并对比了双定子8/3极开关磁阻电机与双相励磁8/6极开关磁阻电机在转矩输出特性上的优缺点。结果表明双定子8/3极开关磁阻电机具有更加平稳的输出转矩。

基于虚拟电压矢量模型预测转矩的船舶推进电机控制研究

针对船舶电力推进系统中六相永磁同步电机所采用传统直接转矩控制技术(DTC)仅采用最外围电压大矢量,会产生较大谐波电流并导致转矩波动大的问题,提出基于虚拟电压矢量合成的模型预测转矩控制策略(V-MPTC),利用α-β子空间中同向的大矢量和中矢量与z_(1)-z_(2)子空间中反向的小矢量和中矢量恰好对应原理,通过适当地调节一个PWM周期内大矢量和中矢量的占空比,可以使z_(1)-z_(2)子空间中的合成电压矢量幅值为0,实现对电机谐波电流和转矩脉动的抑制。同时为了便于硬件系统实现,进行电压矢量中心化以及采取提前2步的预测方法。仿真结果表明,采用V-MPTC控制策略使系统响应速度有所提高,启动转速超调降低,转矩脉动从0.15 N·m降至0.04 N·m,谐波畸变率从68.92%降至10.85%,验证了该方法在船舶电力推进系统中可提高其控制性能。

基于ESO分数阶滑模调节的PMSM模型预测转矩控制

为了提高永磁同步电机调速系统的性能,提出一种基于扩张状态观测器的分数阶滑模预测转矩控制策略。采用扩张状态观测器对电机的综合扰动项、定子电流和反电动势进行实时观测,可快速准确得到它们的估计值并进行补偿;利用估计值构建分数阶滑模控制器来削弱系统抖振并提高鲁棒性;利用转矩和磁链无差拍预测控制,减少了遍历次数并降低了计算复杂度。通过仿真和半实物平台进行了验证,所得结果表明,所提出的方法能有效提升系统的鲁棒性,使电机具有良好的动态和静态性能。

模型预测转矩自抗扰控制下直驱永磁同步发电机最大追踪系统

为了更好地获取风能,构建了一种基于模型预测转矩自抗扰的最大功率追踪控制系统,用于直驱永磁同步发电机(permanent magnet synchronous generator,PMSG)来实现系统的最大输出功率追踪。为了提升PMSG响应性能,增强PMSG抗扰动性能,首先在电流环设计了模型预测转矩控制(model predictive torque control,MPTC),同时在速度环提出了一种参数补偿改进自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)策略,该方法继承了ADRC和MPTC的优点,可以很好地处理内部和外部干扰、建模误差和风速变化等不确定性问题,以实现在不同风速下最大功率追踪性能。从仿真结果可知当风速变化较小时所提控制策略转速静态误差几乎为0,传统MPTC控制策略误差为0.2 rad/s;当风速变化较大时所提控制策略转速静态误差较小,传统MPTC控制策略误差达到5 rad/s。研究结果表明所提出的控制方法在最大功率追踪较传统控制器具有更好的动态响应性能以及抗干扰性能。

价值函数级联的PMSM双矢量模型预测转矩控制

针对永磁同步电机有限集模型预测转矩控制(FCS-MPTC)存在的权重因子难以确定,电磁转矩和磁链波动较大的问题,提出了一种价值函数级联的双矢量模型预测转矩控制策略。首先,根据基本电压矢量对电磁转矩的作用效果,将电压矢量分为两类,并设计了一种新的双矢量组合规则;其次,为了保证所选的双矢量组合在控制过程中能有效抑制转矩和磁链的波动,将其波动程度纳入到价值函数的寻优计算中,并通过构建级联结构消除转矩与磁链之间的权重因子;最后,在MATLAB/Simulink中搭建模型进行仿真,仿真结果表明所提控制策略在无权重因子参与的情况下能有效降低电磁转矩和磁链的波动。

基于快速选择表的永磁同步电机模型预测转矩控制

该文提出一种基于快速选择表的永磁同步电机改进模型预测转矩控制策略,以扩大输出电压矢量选择范围,同时减小双矢量模型预测转矩控制中忽略的定子磁链波动。在该方法中,通过增加有效电压矢量,使输出电压矢量方向和幅值均可调节,并采用快速选择表来降低算法复杂度,在确保转矩性能的同时,对磁链波动进行综合考虑。首先,对电压矢量与转矩和定子磁链之间的关系进行综合分析,并根据定子磁链值进行扇区判断;其次,依据实际转矩与给定转矩之间的差值和扇区值在快速选择表中进行有效电压矢量选择,以降低对有效电压矢量的选择时间;最后,根据无差拍控制原理计算出各个电压矢量作用时间。仿真和实验结果表明,该方法可以减小转矩脉动和磁链波动,并能有效降低算法复杂度。

基于GPIO的永磁同步电机模型预测转矩控制

在永磁同步电机模型预测转矩控制(model predictive torque control,MPTC)中,由于目标函数控制变量的量纲不同,为了在代价函数中选取最优的权重系数,提出一种改进高斯变异鸽群算法(Gaussian mutation pigeon-inspired optimization algorithm,GPIO)实现权重系数自整定。首先,基于代价函数最小化原则设计PIO的目标函数,用电流id、iq脉动误差均方根评价权重系数。其次,在传统高斯变异算子的基础上引入自适应调整动态参数实现变异。仿真和实验结果表明,将改进后的算法应用于永磁同步电机模型预测转矩系统,能在较少的迭代次数内整定出最优的权重系数,极大地降低了转矩误差和电流谐波畸变率。

采用虚功法的磁阻型球形电机转矩建模

针对有限元法计算磁阻型球形电机转矩耗费大量计算时间的问题,本文采用虚功法建立了磁阻型球形电机的转矩模型。首先利用电磁分析软件仿真出单个定子线圈的电感变化规律,并通过双线性插值获得电感模型。将得到的电感分别沿经纬度方向进行微分处理,得到二维转矩数值。再通过坐标变换,将二自由度转矩转换为三自由度转矩。最后搭建基于动态转矩传感器的转矩测量平台,测出实验转矩并将其与解析结果进行对比,验证了转矩模型的有效性。

永磁同步电机级联模型预测转矩控制优化

针对永磁同步电机(PMSM)模型预测转矩控制(MPTC)权重系数设计和调节的问题,将权重系数连接的多目标成本函数并联形式转换为单目标成本函数的级联形式,从而消除权重系数。建立基于级联法的表面式PMSM MPTC,研究级联顺序及输出电压矢量个数对系统控制性能和计算量的影响。提出简化排序比较计算量的方法和采用模糊控制器动态调节输出电压矢量个数的优化策略。仿真结果表明:基于级联法的表面式PMSM MPTC可行,无需权重系数设计和调节。当第一级输出6个电压矢量时,采用简化算法的第一级排序比较次数和运行耗时分别减小71.43%和71.67%,整体运行耗时减少2.28%。与传统级联法相比,模糊动态级联MPTC可动态调节不同控制目标的重要性,减小转矩和磁链脉动,抑制动态磁链脉动,优化控制性能。

永磁同步电机并联法模型预测转矩控制

针对永磁同步电机(PMSM)模型预测转矩控制(MPTC)权重系数设计和调节的问题,采用并联法MPTC将多目标成本函数加权求和转换为单目标成本函数电压矢量集合求交集,从而消除权重系数。建立PMSM并联法MPTC,分析磁链控制电压矢量集合和转矩控制电压矢量集合中电压矢量个数对系统控制性能的影响。进一步建立考虑开关次数控制的并联法MPTC,并采用模糊控制器动态调节开关次数,控制电压矢量集合的电压矢量个数。仿真结果表明,PMSM并联法MPTC无需权重系数设计和调节。模糊并联法MPTC可根据系统实时运行状态动态调整控制目标集合电压矢量的个数,从而优化系统控制性能。

基于改进双矢量的永磁同步电机模型预测转矩控制的研究

永磁同步电机的占空比模型在预测转矩控制时仅使用零矢量作为控制转矩的第二矢量,进而导致电机的转矩控制性能变差。为此,通过合理选择活动矢量,提出了一种改进的双矢量预测转矩控制策略。首先,构建了占空比模型(Duty-MPTC),通过分析永磁同步电机的转矩和磁通量规律,获得转矩和磁通差参数;其次,建立第二矢量选择表,确定用于转矩波动抑制的最优矢量组合;最后,在6 kW永磁同步电机上对所提出的策略进行了实验验证,并与占空比模型进行了模拟对比。实验结果表明,本文提出的方法可以显着降低转矩波动,提高动态性能,降低平均切换频率。

一种减小双电机转矩差的主从结构模型预测直接转矩控制优化控制策略

以典型的主传动双电机刚性连接系统为对象,以双电机同轴连接的数学模型和预测控制方式为出发点,针对双电机主从控制下的转矩动、稳态均衡问题,提出1种双电机主从结构模型预测直接转矩控制(model predictive torque control,MPDTC)优化控制策略。该策略在二步预测MPDTC传统代价函数的基础上,引入误差反馈闭环预测,并结合主从转矩统一化和主从电机转矩差限制项设定,分别对启动、稳态和动态阶段进行深度优化配置,形成模型预测新型融合代价函数,最终达到分阶段抑制的转矩误差效果。仿真与实验验证结果表明:所提出的主从控制策略能进一步抑制稳态转矩脉动并减小负载突变及系统参数摄动下的动态转矩差,实现两电机间的转矩均衡和系统动态性能的整体提升。

永磁同步电机优化模型预测双转矩控制

针对永磁同步电机模型预测转矩控制计算量大、权重系数难以确定和转矩脉动大的问题,提出优化模型预测双转矩控制方法。该方法用有功转矩和无功转矩双转矩代替磁链和转矩的代价函数,从而简化系统结构。构建具有预测-校正功能的补偿函数,对补偿函数进行校正,降低延时问题产生的影响。在此基础上,加入扇区判断环节,将待选电压从8个减为3个,大大减少计算量。仿真结果表明:优化模型预测双转矩控制方法转矩脉动更低、计算量更小、动态响应更快。

永磁同步电机模型预测转矩控制客观评价法综述

由于永磁同步电机模型预测转矩控制的控制目标量纲不同,其成本函数需加权求和,但权重系数的设计与调节较为困难。将模糊决策法、VIKOR法、TOPSIS法、变异系数赋权法和熵值赋权法等客观评价法应用于永磁同步电机模型预测转矩控制以解决上述问题。对于仅考虑磁链和转矩控制的永磁同步电机模型预测转矩控制,上述方法均是可行的,无需权重系数,但在一定程度上增加了计算负担。不同策略的控制性能存在一定的差异,但整体基本相当。由综合性能对比可知,TOPSIS法的控制性能相对最优。

永磁同步电机模型预测转矩控制简化控制策略

传统永磁同步电机(PMSM)模型预测转矩控制(MPTC)遍历逆变器生成的全部7个电压矢量,计算负担较大.当转矩误差较小时,零电压矢量利用率较高,则可当转矩误差位于阈值范围,电机系统直接输出零电压矢量,否则,依然遍历7个电压矢量,并给出阈值确定方法.基于上述策略,本文增加了6个定子磁链扇区位置约束,将转矩误差大于阈值时的备选电压矢量降至4个,并增加磁链扇区数目至12个和磁链误差约束,进一步减小备选电压矢量.仿真结果表明,提出的3种简化策略控制下,永磁同步电机系统运行正常,控制性能与传统模型预测转矩控制基本相当,平均开关频率分别降低至77.48%, 77.09%和76.12%,平均遍历电压矢量个数分别降低至58.29%, 32.86%和29.14%.实时性实验结果表明运行时间分别减小至57.70%, 32.96%和29.48%.