31、汽车与船舶控制系统技术解析

汽车与船舶控制系统技术解析

汽车动力系统控制与飞轮电机锁相环系统

在汽车领域，基于混合框架的动力传动（PT）系统建模与优化有着重要意义。当汽车运行时，控制变量曲线持续下降，这会导致歧管压力降低，发动机扭矩也随之减小。汽车会持续加速，直至扭矩达到平衡，此时汽车速度达到稳定的最终速度。在这个过程中，节气门开度θ会保持在一个小角度，以维持发动机的工作，同时点火提前角在27°到37°之间变化。不过这里没有考虑换挡过程，而在实际汽车中，换挡会有一个过渡时间，在设计时值得考虑。

对于PT系统建模与优化，采用了混合框架，所提出的混合模型能够捕捉系统的整体动态。为了加快优化问题的求解过程，采用了同时法，仿真结果验证了该方法的有效性和可行性。

接下来看看飞轮电机的锁相环恒速控制系统。传统方法难以控制高速飞轮系统，因此基于10态锁相环的基本原理，对锁相环飞轮控制系统进行了数学建模，并在Matlab平台上构建了仿真模型，还分析了系统的低速极限。

• 锁相环控制方法发展历程
  • 最初，锁相环（PLL）通过离散元件实现。
  • 1965年，集成模拟PLL出现。
  • 20世纪70年代左右，数字PLL出现，随后Moore提出了3态鉴相器（PFD）芯片MC4044控制直流电机的方案。
• 10态PFD的优势 ：将3态PFD的逻辑状态增加到10态，当系统接收到高速信号时，能实现比3态PLL更优化的控制。因为3态PFD在频率检测状态下输出频繁切换，用于控制电机的电压较小，系统频率检测状态持续