基于FOC的纯电动履带式遥控绿篱机控制系统设计

作者：司癸卯; 展梓荃; 支静静; 师毓

来源：长安大学学报(自然科学版), 2020, 40(05): 117-126.

DOI：10.19721/j.cnki.1671-8879.2020.05.012

• 机械工程
• 纯电动遥控绿篱机
• 磁场定向控制
• 控制系统
• 自抗扰技术

针对在作业过程中两侧履带经常受到大小不同的载荷而造成纯电动履带式遥控绿篱机作业偏航频繁,需要人工不断调整的问题,提出了一种纯电动履带式绿篱机的控制系统,并研究不平衡载荷对其工作状态的影响。首先通过分析绿篱机作业过程的3种典型工况,根据履带车辆地面力学理论,研究绿篱机在直线行驶、30°横坡行驶和30°纵坡行驶典型工况下所需驱动力矩大小,进行绿篱机行驶力学分析;其次通过设置高压总线、低压总线和通信总线的方式实现绿篱机控制器、传感器、驱动电机等的工作和通信,进而完成绿篱机控制系统硬件的方案设计;最后基于MATLAB/Simulink软件平台搭建纯电动履带式遥控绿篱机行驶驱动系统的仿真模型,研究该绿篱机的双侧履带在受到不同载荷的情况下,其驱动电机分别采用比例积分控制(PI)算法和自抗扰技术(ADRC)控制算法时的磁场定向控制(FOC)的转矩和转速的变化情况。研究结果表明:以上述方法设计得到的纯电动履带式遥控绿篱机能够以遥控方式实现绿篱作业;相比于原有的PI算法,采用ADRC控制算法的FOC控制方法对于协调转速与转矩,以及提升系统鲁棒性有明显优势,系统转速的稳态时间提升约5倍,系统转速无超调,系统转矩的稳态速度和稳态误差均改善约40%,解决了绿篱机在遥控工作状态下偏航严重,人工干预频繁的问题。

• 单位
  长安大学