基于,Matlab,的电动汽车用永磁同步电机控制系统设计
摘要：近年来，随着能源的危机及人们对环境污染的重视，采用新型洁净的电动汽车代替传统以汽油为源动力的汽车已经成为当前各大汽车公司和科研院所研究的热点。永磁同步电机以其结构简单、方便及易于实现等特点，成为目前电动汽车重要的动力驱动设备。本文提出一种基于滑模理论的电动汽车用永磁同步电机速度控制策略，利用 Matlab/Simulink软件将滑模控制与PI控制进行对比，验证了滑模控制具有更强的鲁棒性，为电动汽车驱动系统设计高鲁棒性的控制器提供一定的理论基础。
关键词：电动汽车；永磁同步电机；PID控制；滑模控制；
1 引言
汽车是人们的重要交通工具，然而由其带来的环境污染和能源危机问题已经成为新世纪人类所面临的两大亟待解决的难题。如何在平衡汽车带来的便利的同时，最大程度上降低其带来的负面效应，是当前汽车制造业最为关注的问题[1]。电动汽车是以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶。由于其对环境影响相对于传统汽车较小，其前景被广泛看好，但当前技术尚不成熟，尚处于研究阶段[2，3]。本文以永磁同步电机驱动的电动汽车为研究对象，提出一种对系统参数及外部负载变化具有强鲁棒性的滑模速度控制策略，并通过仿真对该方案与传统PI控制进行对比，验证该方法的有效性。
2 电动汽车用PMSM的数学模型
为了便于分析PMSM机的特性，对其如下假设[74]：
（1）忽略磁路饱和、磁滞和涡流损耗；
（2）电机三相绕组对称分布情况理想，轴线互差120°电角度；
（3）电机定子电动势按正弦规律变化，定子电流在气隙中只产生正线分布磁势，忽略磁场磁路中的高次谐波磁势。
电气子系统为：
（1）
机械子系统为：
（2）
式中： 、 、 、 、 和 分别为dq轴电压、电流和电感； 表示电机的等效电角速度； 表示定子电阻； 为永磁体磁链； 表示电磁推力； 表示等效负载转矩； 为极对数； 为转动惯量； 为静态摩擦系数。
3. 滑模速度控制器设计
由于采用 的控制策略可以很好地实现电机磁链和电流的解耦，因此本文仍采用该策略，且电流环仍采用传统PI控制，这里仅对速度环进行设计。
此时，PMSM的机械运动方程可重新表示为：
（3）
式中： 为需要设计的控制器输出； 为电磁转矩系数； 为系统参数； 为系统总的不确定性且满足 ； 表示参数 的变化。
令期望的速度指令为 ，则其速度跟踪误差为 ...
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