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基于PID控制的电动汽车直流驱动电机调速研究

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摘要：无刷直流电机作为驱动电机广泛应用于电动汽车中，具有结构简单，使用寿命长，可靠性高等特点。电动汽车电机功率的控制一般是通过驾驶员加速踏板位置计算所需功率，VCU依据功率计算出电机转速。PID控制广泛应用于工业控制领域，具有算法简单，鲁棒性好的特点。文章通过设置PID的参数，探讨电动汽车直流电机调速响应状态。

关键词：无刷直流电机;PID控制;整定

：TM33?：A?：1671-7988（2020）10-106-03

StudyofPIDControlSystemBasedonDCTractionMotorSpeedControlSystemforElectricVehicle*

WangLufeng

（?ShaanxiCollegeofCommunicationTechnology，ShaanxiXian710018?）

Abstract：?BrushlessDCmotoriswidelyusedinelectricvehiclesasadrivingmotor，whichhasthecharacteristicsofsimplestructure，longservicelifeandhighreliability.Thecontrolofelectricvehiclemotorpowerisgenerallybasedonthedriversacceleratorpedalpositiontocalculatetherequiredpower，andVCUcalculatesthemotorspeedbasedonthepower.PIDcontroliswidelyusedinthefieldofindustrialcontrol，withthecharacteristicsofsimplealgorithmandgoodrobustness.ThispaperdiscussestheresponsestateofDCmotorspeedregulationofelectricvehiclebysettingPIDparameters.

Keywords：?BrushlessDCmotor;?PIDcontrol;?Setting

CLCNO.：TM33?DocumentCode：A?ArticleID：?1671-7988（2020）10-106-03

引言

无刷直流电机采用的是位置传感器采集位置信息，通过电机控制器选择励磁空间矢量，并通过PWM控制电机的电扭的方式来电机调速，功率的控制是使用调速器控制IGBT占空比实现对HESS总线供电调节。

1电动汽车驱动电机工作特点

电动汽车驱动电机工作在转速变化多变，转矩变化范围广的区间。无刷直流电机系统具有非线性、多变量、强耦合的时域变化特点。为了能准确的理解驾驶员的意图将电门位置传感器采集到的数据分解为稳态意图和瞬态意图。稳态意图反映了当前位置的一般功率需求，瞬态意图主要通过驾驶员踩下电门踏板的速度判断的，主要体现了所需功率变化的速率。电机控制器不断调整稳态数据和瞬态数据在VCU中计算所得功率，使之与实际需求相匹配。其控制原理如图1所示。

2PID控制器

2.1PID控制器控制原理

PID控制器（ProportionIntegrationDifferentiation.比例-积分-微分控制器），由比例单元?P、积分单元?I和微分单元?D组成。通过Kp，Ki和Kd三个参数的设定。PID控制器主要适用于基本线性和动态特性不随时间变化的系统。

PID控制器是一种常用于工业控制领域的反馈回路部件。这个控制器的控制原理是：设定一个参考值，把收集到的数据和这个参考值进行比较得到差别，并把此差别当做新的输入值。如图2所示。最终可使得系统的数据达到或保持在参考值。

相比于其他简单的控制运算，PID控制器可根据历史数据及差别的出现率来调整输入值，这样可使系统更加准确，更加稳定。其控制比例控制也称“有差控制”，输出的变化与输入控制器的偏差成比例關系，偏差越大则输出越大。偏差的比例、积分、微分线性组合在一起构成控制量，并对PWM控制器的占空参数进行控制，其控制传递函数可以表达成：

根据图2控制器原理图，推导PID控制参数KP、KI、KD自调整公式：

其中：

KP0、KI0、KD0分别为控制器初始控制参数。

KP、KI、KD分别为控制器的输出参数。

uP、u