新能源汽車用直線壓縮機高效控制方法研究

【摘要】：隨著能源的消耗與環(huán)境的污染越來越嚴重,節(jié)能和環(huán)保已經(jīng)成為世界各國共同關注的話題,因此新能源汽車將是汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然選擇。新能源汽車目前主要有混合動力汽車、燃料電池汽車和純電動汽車三大類,其中純電動汽車可以實現(xiàn)零排放,資源的綜合利用率較高,可以徹底擺脫對石油的依賴,是新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要方向。壓縮機作為汽車上重要的組成部分,其性能的好壞對新能源汽車的發(fā)展起著至關重要的作用。傳統(tǒng)汽車所采用的壓縮機,主要是通過曲柄連桿機構將發(fā)動機輸出的旋轉運動轉換為直線運動來驅動活塞,從而使壓縮機工作,不適用于新能源汽車。因此,必須開發(fā)出一款通過電力驅動,高效節(jié)能且適用于新能源汽車的壓縮機,即直線壓縮機。本文的研究對象為永磁動圈式直線壓縮機的原理性樣機,首先通過查閱大量的資料與參考文獻,了解直線壓縮機的國內外研究現(xiàn)狀及其分類和特點,從而明白此課題的研究背景和研究意義,并確定本文的研究方向；接著通過對此原理性樣機的研究,得到其結構的主要參數(shù)和物理模型,明白其工作原理,并以此為基礎建立其數(shù)學模型；然后以此數(shù)學模型為基礎在Simulink中搭建永磁動圈式直線壓縮機的原理性樣機的模型,并基于Push-to-Push原理制定其控制策略,通過試湊法尋找使永磁動圈式直線壓縮機的原理性樣機能夠正常持續(xù)工作的點,并在Simulink中進行仿真計算,從而驗證基于Push-to-Push原理控制策略的可行性；接著通過遺傳算法對其控制策略進行仿真優(yōu)化尋找使得此原理性樣機的效率達到最大值的控制策略；然后對永磁動圈式直線壓縮機的原理性樣機的控制系統(tǒng)進行硬件設計和軟件設計,硬件設計主要包括驅動電路模塊、驅動電源的選擇、位移檢測模塊和電流檢測模塊,軟件設計主要有主程序和中斷服務子程序兩個模塊及電流的PID控制,最后再通過實驗來驗證此控制策略的可行性。 【關鍵詞】：新能源汽車 直線壓縮機 Push-to-Push原理 遺傳算法
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U469.7
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 緒論7-14
• 1.1 課題背景與研究意義7-8
• 1.2 直線壓縮機的研究現(xiàn)狀與分類8-12
• 1.2.1 直線壓縮機的研究現(xiàn)狀8-10
• 1.2.2 直線壓縮機的分類及特點10-12
• 1.3 直線壓縮機的控制方法12-13
• 1.4 本課題的主要研究內容13-14
• 2 永磁動圈式直線壓縮機模型的建立14-22
• 2.1 永磁動圈式直線壓縮機原理性樣機14-15
• 2.2 永磁動圈式直線壓縮機的工作原理15-16
• 2.3 永磁動圈式直線壓縮機的數(shù)學模型16-21
• 2.3.1 機械子系統(tǒng)的數(shù)學模型16-19
• 2.3.2 電磁子系統(tǒng)的數(shù)學模型19-20
• 2.3.3 永磁動圈式直線壓縮機的系統(tǒng)方程20-21
• 2.4 本章小結21-22
• 3 永磁動圈式直線壓縮機控制策略研究22-32
• 3.1 基于Simulink的控制系統(tǒng)建模22-26
• 3.1.1 機械子系統(tǒng)Simulink建模22-25
• 3.1.2 電磁子系統(tǒng)Simulink建模25
• 3.1.3 永磁動圈式直線壓縮機效率的計算25-26
• 3.1.4 永磁動圈式直線壓縮機Simulink建模26
• 3.2 基于Push-to-Push原理的控制策略設計26-27
• 3.3 仿真結果分析27-31
• 3.4 本章小結31-32
• 4 基于遺傳算法的控制策略優(yōu)化32-60
• 4.1 遺傳算法的原理與特點32-34
• 4.2 遺傳算法的研究34-41
• 4.2.1 編碼34-35
• 4.2.2 選擇35-36
• 4.2.3 交叉36-37
• 4.2.4 變異37-38
• 4.2.5 適應度函數(shù)38-39
• 4.2.6 控制參數(shù)的選擇39-41
• 4.3 基于遺傳算法的控制參數(shù)優(yōu)化41-52
• 4.4 仿真結果分析52-59
• 4.5 本章小結59-60
• 5 控制系統(tǒng)設計60-67
• 5.1 硬件設計60-63
• 5.1.1 TMS320F2812開發(fā)板60
• 5.1.2 驅動電路60-61
• 5.1.3 驅動電源61-62
• 5.1.4 硬件電路的工作原理62
• 5.1.5 傳感器62-63
• 5.2 軟件設計63-66
• 5.2.1 主程序和中斷服務子程序63-64
• 5.2.2 電流的PID控制64-66
• 5.3 本章小結66-67
• 6 試驗研究67-70
• 6.1 實驗平臺介紹67-68
• 6.2 實驗結果分析68-69
• 6.3 本章小結69-70
• 7 總結與展望70-72
• 7.1 總結70
• 7.2 研究展望70-72
• 致謝72-73
• 參考文獻73-77
• 附錄77

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