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电动汽车传动系统扭振抑制方法研究

2025-03-30 21:46:02·  来源:电驱动NVH  
 

——基于前馈补偿与带通滤波的协同控制策略  

一、问题背景与挑战  

1.1 电动车传动系统特性  

• 固有谐振特性:系统低阻尼导致5.8Hz固有频率(实测数据)  

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EV 的频率特性 

• 工况敏感性:急加速/制动时电机转矩突变引发共振  

• 非线性干扰源:齿轮齿隙(死区范围θ_dead=0.8°~1.2°)  


1.2 现有方法局限      

• 博世Anti-Jark策略:对常规路面有效,低附工况失效  

• 传统前馈控制:忽略齿隙非线性,沙漠路面抖动超±1000rpm  

• 模糊PID控制:相位补偿不足,响应延迟>50ms  



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驱动系统构成 

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二、核心控制策略  

2.1 系统建模与参数辨识      

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2.2 前馈补偿器设计  

创新点:  

• 齿隙死区建模:分段线性函数补偿  

图片• 微分增益计算:

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• 控制效果:系统阻尼系数从0.15→1.0  

          

 

2.3 反馈补偿器设计  

带通滤波器参数:  

• 中心频率:f_p=5.8Hz(谐振频率匹配)  

• 传递函数:      

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• 相位补偿:在谐振频段实现180°相位反转  

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三、实车验证数据  

3.1 城市铺装路面  

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城市铺装路面扭转振动控制实验结果 (三种模式)

3.2 越野工况  

深雪路面:  

• 轮速波动:±600 rpm → ±100 rpm  

• 功率响应时间:缩短40%(800ms→480ms) 

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深雪工况扭转振动控制实验结果      

 

沙漠路面:  

• 反拖转矩波动:±180 Nm → ±50 Nm  

• 抖动衰减时间:2.5s → 0.3s  

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沙漠工况扭转振动控制实验结果

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四、工程应用建议      

4.1 开发流程优化  

1. 参数标定:  

    齿隙测量:激光测距仪实测θ_dead(精度±0.05°)  

    刚度标定:阶跃响应法获取K_d(误差<3%)  

2. 控制器部署:  

    前馈补偿器更新频率:1kHz  

    反馈环路延迟:<0.5ms  

4.2 故障诊断策略  

• 谐振能量监测:  

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• 阈值设定:E_vib > 200 (rad²·s)触发报警  

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五、技术启示  

1. 非线性建模必要性:齿轮齿隙死区显著影响控制稳定性  

2. 相位补偿关键性:带通滤波器相位特性决定抗干扰能力  

3. 全工况验证:需覆盖-30℃低温/50℃高温环境  

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本文核心价值:提供从建模、控制设计到实车标定的完整技术路径。

参考文献,张恺,《基于电机控制的新能源汽车传动系统扭振抑制方法》       

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