电动助力制动系统永磁同步电机的控制研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1 总述

随着科学技术的不断进步，汽车行业取得了快速的进步发展，我国汽车保有量每年都在大幅增长。据公安部统计，2019年我国大陆汽车保有量已达2.6亿辆，但在汽车保有量飞速上升的同时，也带来了严重的环境污染与能源消耗问题。面对越发严峻的安全、环保、节能以及交通拥堵等问题，汽车电动化、智能化已经是未来发展的主要趋势。而汽车制动以及制动控制系统作为汽车实现主动安全、制动能量回收、智能驾驶以及未来的无人驾驶的必须组成部分，无疑是目前汽车行业发展的关键技术，因而，新型的汽车制动系统成为目前各车厂及零部件供应商的重点研发对象，其中电子液压助力制动系统又因其优异的制动性能、出色的能耗表现、广泛的适用性以及失效备份能力成为目前最佳的汽车助力制动系统。

首先，向电动化方向发展的新能源汽车，由于不再使用燃油发动机，目前大部分采用外加电动真空泵以及真空储存装置来提供真空助力器所需的真空源。这样不仅增加了整车的重量以及能耗，而且由于真空产生系统的可靠性问题，由于真空力问题所引发的交通安全也带来了新的问题。因此，设计出适用于新能源汽车的新型助力制动系统目前十分重要，而电子液压助力制动系统无需任何真空源，十分适用于未来的电动汽车。

其次，向智能化方向发展所提出的汽车各种新型高端功能，无论是基础的自动泊车、主动防撞，还是更高层面上的智能驾驶、无人驾驶，都要求汽车有主动制动这个最基础的功能。汽车使用最传统的真空助力制动系统改装加成的主动制动功能安全性、可靠性都远远不能满足乘用车的安全要求，而电子液压助力制动系统采用电机进行助力制动，其控制器可直接接收汽车电子控制单元（electronic control unit，ecu）的指令，从而实现主动制动的功能，可靠性和安全性远远超过了改装的真空助力制动系统。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究基本内容

本次电子液压助力制动控制系统是基于3d位置传感器所检测的踏板行程信号以及控制永磁同步电机速度输出的控制器研究与设计，具体如图2.1所示。

其中主要内容为传感器数据的读取与处理、制动帮助力的计算、永磁同步电机的控制以及硬件电路设计四个部分。传感器数据的读取与处理部分需要建立主控单元与传感器之间的通信，并对传感器数据进行必要的滤波；制动帮助力的计算需要建立踏板行程与电机力矩之间的对应关系；由于无刷直流电机存在电流脉动和转矩脉动大、低速时抖动明显、高速恒功率运行时噪声大等缺点，而永磁同步电机运行效率高、电流和转矩平稳，我选择使用永磁同步电机作为本次电子液压助力制动系统的助力力矩产生单元。

永磁同步电机的控制为助力制动控制系统最重要的部分，永磁同步电机在矢量控制的基本思想下，电流和转速的参数调节有经典的pid调节、模糊控制、自适应控制、滑模控制等多种控制策略，其中使用最经典的为pi调节器。但由于永磁同步电机是一个非线性、强耦合的多变量系统，当控制器受到外界干扰或电机参数产生变化时，pi控制器无法妥善解决这些问题，因此我选择设计一种滑模速度控制器来作为矢量控制系统中的速度控制器。

3. 研究计划与安排

第1-2周：查阅相关文献资料，明确研究内容，提出设计思路和内容，确定方案，完成开题报告和外文翻译。

第3-5周：总结滑模变结构控制及其优化策略，建立matlab中基于滑模控制的永磁同步电机质量控制模型。

第6-10周：优化控制模型并生成控制代码；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 刘杨, 孙昌泽, 王猛, et al. 非解耦式与解耦式电液复合制动系统及其评价[j]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2014, 42(4): 131-136.

[2] 窦建明. 纯电动汽车电-液复合制动系统仿真研究[d]. 长安大学, 2014.

[3] singh b, kumar n,kak a, et al. optimization techniques to improvethe eiffciency of regenerative (magnetic) braking systems[r]. sae technicalpaper, 2015.