电动汽车驱动控制系统设计_毕业设计论文

李春晓：电动汽车驱动控制系统设计 四川理工学院本科毕业（设计） 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 四川理工学院毕业设计（论文） 电动汽车驱动控制系统设计 专 业：电气工程及其自动化 四川理工学院自动化与电子信息学院 摘 要 驱动系统是电动汽车的心脏，也是电动汽车研制的关键技术之一，它直接决定电动汽车的性能，本文根据异步电动机矢量控制理论，结合电动汽车的实际要求，研究设计基于无速度传感器矢量控制的电动汽车驱动系统。矢量控制通过坐标变换将定子电流矢量分解为转子磁场定向的两个直流分量并分别加以控制，从而实现异步电动机磁通和转矩的解耦控制，已达到直流电动机的控制效果。最后，在Matlab环境中建立了仿真系统，验证了无速度传感器矢量控制系统原理应用于电动汽车驱动系统的可行性。 关键词：电动汽车；驱动系统；异步电动机；无速度传感器矢量控制 ABSTRACT Driving system is the heart of EV and one of the key parts of the vehicle that determines the performance of the EV directly. According to the control technique、the method of induction motor drive system and based on the factual requirement of EV, the speed sensorless vector control was designed in this article. By transforming coordinate, the stator current is decomposing two DC parts which orientated as the rotator magnetic field and controlled respectively, So magnetic flux and torque are decoupled. It controls the asynchronous motor as a synchronous way. Finally, intimation system is established in the environment of Matlab to validate these control arithmetic. The system proved its enormous practical value of application. Key words: EV; Drive system; Induction motor; speed sensorless vector control 目录 I 摘 要 II ABSTRACT 1 第1章 绪论 1 1.1 引 言 1 1.2 燃料汽车和电动汽车的对比 3 1.3 电动汽车的发展现况 3 1.3.1 国外电动汽车的发展 4 1.3.2 我国电动汽车的发展概述 6 第2章 常用的几种驱动系统 6 2.1 驱动系统电机的选择 6 2.1.1 直流电动机 11 2.1.2 交流电动机 14 2.1.3 永磁电动机 15 2.1.4 磁阻电动机 15 2.2常见的几种驱动系统 16 2.2.1直流电动机系统 17 2.2.2交流感应电动机系统 18 2.2.3 开关磁阻电动机系统 18 2.2.4 永磁无刷电动机系统 20 第3章 异步电机矢量控制原理 20 3.1 三相异步电动机的多变量非线性数学模型 23 3.2 坐标变换 25 3.3 三相异步电动机在两相坐标系上的数学模型 26 3.4 异步电机的矢量控制 27 3.5 按转子磁链定向的矢量控制方程及其解耦作用 30 3.6 无速度传感器矢量控制系统 32 第4章 基于MATLAB的电动汽车矢量控制系统仿真 32 4.1 基于电流模型磁链估计的控制系统仿真 34 4.2 基于电压模型的无速度传感器矢量控制系统 35 4.3 仿真结果分析 41 第5章 结束语 42 致 谢 43 参考文献 第1章 绪论 1.1 引 言 电动汽车是一种电力驱动的道路交通工具，其包括了电池电动汽车，混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车等。在第一辆电池电动汽车问世至今以来，电动汽车的发展几经沉浮，并随着科技和社会的进步跨越了不同的时代。而作为一种重要的交通工具，电动汽车在人类文明史上始终占据真不可忽视的地位，同时也对高科技的发展、工业的兴起以及经济的发展起到了重要的作用。 至人类社会进入20世纪以来，能源危机和环境污染问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 成了世界各国面临的两大难题。如何缓解并最终解决能源供需矛盾，如何改善日益严峻的环境状况，各国从不同角度为此不辞辛劳。据联合国统计，目前世界拥有8亿辆汽车，因此，能源紧张与汽车行业发展的关系十分密切，每年汽车消耗250亿桶石油，占世界石油消耗的75%，同时排出大量有害气体，严重污染了人类赖以生存的自然环境。同时，内燃机汽车使用的燃料均为一次性能源，开发使用后便不可再生。伴随着全球能源消耗的增加，地球的矿物能源已面临枯竭，迫使人们重新考虑未来汽车的问题，而低环境污染、低噪声的电动汽车再次进入了人们的视野。 1.2 燃料汽车和电动汽车的对比 电动汽车以蓄电池的电能为动力，在行驶时几乎没有废气排出，比燃油汽车减少92%-98%，是最被看好的“零污染”汽车。因此，电动汽车的使用时为解决环境污染问题提供了很好的一条途径。 表1-1比较了燃料汽车和电动汽车的废气排放（主要成分）。表格1-1资料来源：《国家重大科技产业工程项目电动汽车实施方案》。 表 1-1 电动汽车与燃油汽车的废气排放比较（g/km） 废气组成 燃油汽车 电动汽车 CO 17.0 0 HC 2.7 0 NOX 0.74 1（0.023） CO2 320 0（130） 注：括号的数据考虑了电厂排放的废气 表格1-2列出了未安装防护设备汽车的排放系数，这些事汽车在产生区域以平均40.233 6km/h时速为基础的平均排放系数。资料来源：《大气污染影响 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 实用技术》。 表1-2 未安装防护设备汽车的排放系数（g/车，km） 排放物质 燃油汽车排放系数 电动汽车排放系数 甲醛 0.87 0 一氧化碳 46.50 0 碳氢化合物 3.52 0 氮氧化合物 2.40 0 硫氧化合物 2.40 0 有机酸（醋酸） 0.87 0 有机酸（醋酸） 0.224 0 在表格1-3中所示，重量为1 000kg的传统汽车使用无铅汽油所排放的HC、CO、CO2、SO2分别为0.018、0.91、0.077 1、0.004 5—0.045 36kg。其中，电动汽车的尾气排放包含了发电厂气体排放量，分为火力发电厂和天然气发电厂两种情况，意义与燃油汽车相同。表格1-3资料来源于美国通用汽车公司电动汽车技术报告。 表1-3 1000kg燃油汽车与电动汽车的排放比较 驱动系 统类型 质 量 燃油汽车 （无铅汽油） 1 000kg 电动汽车 （火力发电） 1 200kg 电动汽车 （天然气发电） 1 200kg HC 0.018 0.000 8 0.002 2 CO 0.91 0.009 1 0.018 2 NO2 0.077 1 0.294 8 0.181 4 CO2 83 91 41 SOX 0.004 5-0.453 6 0.181 4-0.771 1 0.000 3 同时，噪声污染同样是当今社会中的一个环境问题，车辆在行驶时，发动机、轮胎、气流、排气管等不断的发出噪声，有资料表明，大型客车噪声为70—75dB，面包车为70dB左右，交通道上的车辆噪声平均为70dB以上。噪声不仅影响车内的乘客，而且影响周围的环境，当环境噪声超过一定 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 时，人们通常会出现头晕、烦躁、耳鸣、恶心等不良反应，同时，长时间持续受到过高噪声的刺激，人们会感到疲倦，造成记忆力衰退，产生神经功能障碍等疾病。 与燃油汽车相比，电动汽车的仅产生少量的电磁噪声和机械噪声，在正常运行时，通常比燃油汽车低10—15dB。在表格1-4中比较了两种汽车在不同时速下的噪声情况。 表1-4 燃油汽车和电动汽车在不同车速下的噪声（dB） 噪声 燃油汽车 电动汽车 车内 车外 车内 车外 匀速 35 73 67 67 66 50 70 69 70 66 加速 50 81 75 72 66 50 76 72 71 66 注：速度单位为：km/h 从表中我们不难发现，电动汽车比燃油汽车在环境指标上具有明显的优势。 1.3 电动汽车的发展现况 随着各种科学技术的高速发展和能源环境问题的双重压力下，电动汽车的研究开发再次进入了一个活跃期，许多技术难点逐渐得到了解决，世界各大汽车制造商纷纷推出各自的电动汽车产品。 1.3.1 国外电动汽车的发展 美国是世界汽车大国，其凭借雄厚的资金和技术优势在电动汽车的研制方面取得了世人瞩目的成就。1900年，美国通用公司在洛杉矶展出了“冲击”牌电动轿车，其时速达到了128km/h，0-96km/h加速时间小于9s,高速公路一次充电行驶里程达到200km，电池剩余容量为15%时，采用车载充电机充电时间约为15h，而采用固定充电机时间仅为3h。福特公司推出的ETX-2电动汽车，采用先进的钠硫电池和交流永磁电机驱动系统，时速高达105km/h，一次充电可行驶160km。 日本尼桑公司1997年生产了尼桑的旗舰级产品的四座ALTRAEV电动汽车。该车采用了质量仅为39Kg的62KW永磁同步电动机；采用了高效率的控制器，使动力系统的总效率高达89%。其动力电池为钴基离子电池。最高车速为120km/h,市区循环工况续驶里程为192 km。丰田公司开发的Priua，是采用四缸发动机和永磁同步电动机共同驱动，是发动机主动型混合动力汽车，采用行星齿轮装置进行功率分配。最高车速为160 km/h。 德国奔驰公司2000年推出了NECAR 5。该电动汽车是由NECAR 3技术改进发展而来的。它将驱动系统的体积减少了一半，整车质量减少了300Kg，将系统最大输出功率由原来的50KW提高到75KW，最高车速超过了150 km/h。 印度2001年推出的Reva EV是采用他励直流电动机和一个48V的管状铅酸蓄电池组驱动，利用车载充电器（220V，202KW）可以在3小时内充电80%，在6小时充电100%。该车重量650 Kg，最高车速65 km/h，续驶里程为80 km。 1.3.2 我国电动汽车的发展概述 我国的电动汽车的研究开始于20世纪80年代。全国一些大的高校及其研究所如清华大学、上海新联电动汽车车辆研究所、北京希望集团、华南理工大学等都相继生产和研制出了自己的电动汽车车样。如清华大学设计、广东南海粤海汽车改装厂生产的6460NEV；清华大学设计、北京客车总厂改制6580EV电动汽车；华南理工大学研制、广东云山汽车装配的EV600和EV6700电动客车等。为了推动全国电动汽车的发展，1987年中国电工技术学会电动车辆研究会在郑州成立，开展了一系列旨在推动电动汽车发展的科研及学术交流活动并且结合我国现有技术水平和交通状况，提出了具体攻关目标。 1987年上海新宇汽车修理厂用桑塔纳轿车改装电动汽车，采用了10个100A的铅酸电池，12KW直流电动机，车顶可以自动翻转。武汉长江动力公司试制的六轮电动双层大客车也已经投入试运行。 1993年香港大学研制了U2001电动汽车。它是四座电动汽车，采用了功率为45KW的永磁混合电动机和264V的镍镉电池组。该车的电动机是特殊设计，它可以在一个很广的转速范围内高效率工作。该车最高车速为110 km/h，续驶里程为80 km。 2001年东风公司研制了东风EQ6110电动汽车，该车采用了27KW的开关磁阻电动机，最高时速是72km/h。 2004年天津一汽红旗研制了样车混合电动汽车，该车采用了功率为6.8KW的永磁无刷电动机，最高时速是110 km/h，加速时间为14s。 2004年比亚迪公司研制了比亚迪EV1电动汽车，该车采用30KW永磁同步电动机，最高时速是120 km/h，加速时间为15s。 目前我国已经把电动汽车的研究和开发列入了863重大专项，现在无论是在整车技术开发方面，还是在关键零部件研发方面都已经取得了突破性的进展。但已从实验室开发试验阶段过渡到商品性试生产阶段。我国电动汽车研发与国外基本处于同一起跑线，技术水平与产业化的差距相对较小。目前已有了一定的基础。一些企业已推出电动汽车样车电动轿车概念车，燃料电池中型客车也已经问世处于产业化初期准备阶段，具有很好的发展前景。 本章小结：电动汽车拥有和燃料汽车相反的性能，即电动机在环境、效率等的方面略胜一筹，但是在舒适性、输出功率大小和价格等方面较燃料汽车有一定的差距。因此，对电动汽车高性能蓄电池、高效率电动机、电力变流器、驱动系统的开发是未来电动汽车发展的主要方向。以下几章将对电动汽车驱动系统做简要介绍。 第2章 常用的几种驱动系统 现在电动汽车的核心是高效、清洁和智能化的利用电能驱动车辆。其关键技术包括汽车制造技术、电子技术、信息技术、能源技术、电力驱动技术、自动控制技术等等。其中电力驱动技术被称为电动汽车的心脏，改系统包括电动机驱动装置、机械传动装置和车轮，而电动机驱动技术又是电力驱动系统的核心，对于现代电动汽车而言，驱动系统需要满足一些基本要求： 1） 高效率密度和高瞬时输出功率； 2） 在电动汽车低速或者爬坡时，能提供低速大转矩输出，高速时能为巡航提供高速低转矩特性； 3） 具有宽调速范围，包括恒转矩区和恒功率区； 4） 转矩响应快速； 5） 在较宽的转速和转矩工作区内，保持较高能量效率； 6） 再生制动时，可实现高的能量回收效率； 7） 在各种工况下，具有高的可靠性和鲁棒性； 8） 价格合理[2]。 2.1 驱动系统电机的选择 电动汽车驱动系统由能源供给系统、电力驱动系统和机械传动系统组成。选择最佳的驱动系统是设计电动汽车的关键，而电动机的性能直接决定着驱动系统的性能，因此电动机的选择成为设计电动汽车驱动系统的主要基础，目前有一系列类型的电动机均可作为电动汽车驱动系统的电动机，具体如下所述。 2.1.1 直流电动机 电动汽车在不同的历史时期采用了不同的电动机作为驱动电机，电动汽车用电动机有各种种类。直流电动机由于控制性能好最早在电动汽车中获得应用。20世纪80年代前, 几乎所有的车辆牵引电机均为直流电机，如法国雪铁龙SAXO电动轿车和日本大发HIJET电动面包车均达到年产1万辆的规模。这是因为直流牵引电机具有起步加速牵引力大，控制系统较简单等优点。直流电机的缺点是有机械换向器，当在高速大负载下运行时，换向器表面会产生火花，所以电机的运转不能太高。由于直流电机采用机械式电刷和换向器，其过载能力、转速范围、功率体积比、功率重量比、系统效率、使用维护性均受到限制。除小型车外，目前一般已不采用。 直流电动机最大的优点是控制技术成熟，控制方法简单，通过调节气隙磁通 和电枢电流 ，可以独立控制电动机转速 和转矩 。 根据励磁绕组接线方式可以将直流电动机分为他励、串励、并励和复励四种形式，下面将介绍四种直流电动机得基本特性和工作特性。 1）他励直流电动机 他励直流电动机的励磁绕组和电枢绕组分别由不同的电源供电，图2-1为他励直流电动机的等效电路。当励磁绕组接到一个恒定的电源时，通过调节Rf的大小，可以调节励磁电流的大小。 图2-1 他励直流电动机等效电路 他励直流电动机稳态运行时的电压方程为： (2-1) (2-2) 上述两式中， Vf 为励磁电路电源电压；Rf为励磁电路的电阻；If 为励磁电流；Va为电枢电路电源电压；ra为电枢绕组的内阻；Ia为电枢绕组的电流；r为电动机的转速；LAF为电枢绕组和励磁绕组之间的互感。 2）串励直流电动机 串励直流电动机是将直流电动机的励磁绕组和电枢绕组串联起来，其电枢电流也是励磁电流。为了减小其电压降，绕组采用电阻较低的绕圈绕成。 图2-2为串励直流电动机的等效电路图。 图2-2串励直流电动机等效电路图 其电压和电流满足以下方程： (2-3) (2-4) 式中 为电源电压； 和 分别为电枢绕组的电压和电流； 和 分别为励磁绕组的电压和电流。 在稳态情况下，串励直流电动机得电压方程为 (2-5) 电磁转矩为 （2-6） 上述两式中， 为电枢绕组内阻； 为励磁绕组内阻； 为电枢绕组和励磁绕组之间的互感； 为电枢回路电流； 为电磁转矩。 由于其电磁转矩与电枢电流的二次方成正比，因此串励直流电动机的启动转矩很大。但由于过大的电枢电流会导致铁磁材料饱和，所以实际转矩比计算出来的转矩要小一些。当电动机转速很高时，电磁转矩就会随着转速上升而很快下降。实际驱动系统中，如果负载转矩很小，串励直流电动机会加速到很高的转速，但太高的速度会对电动机产生损坏，因此串励直流电动机大多应用于电力拖动需求较高起动转矩的场合，如电车，公交和起重机等。 3）并励直流电动机 并励直流电动机的电枢绕组和励磁绕组接线方式如图2-3所示。 图2-3 并励直流电动机等效电路 由于电枢绕组和励磁绕组并联，因此。在电动机稳态运行时满足以下方程： （2-7） （2-8） 上述两式中， 为电枢绕组端电压； 为励磁回路电阻； 为励磁回路电流； 为电流总电流； 为电枢回路电流。 由式（2-2）和式（2-7）分别可以得到。稳态时，该电动机的电磁转矩为 （2-9） 式中， 为电磁转矩； 为电枢绕组和励磁绕组之间的互感。 4）复励直流电动机 复励直流电动机的励磁绕组具有串励和并励的特点，如图2-4所示。在大多数复励直流电动机运行中，并励磁场起主导作用，串励磁场起辅助作用。当串励绕组产生的磁通增强并励绕组产生的磁通时，该连接方式称为积复励；当串励绕组长生的磁通消弱并励绕组产生的磁通时，该方式称为差复励。如果复励电动机当作电动机运行，则串励绕组用来消弱并励绕组产生的磁场。如果设计得当，从电动机空载到满载，这种类型的连接可以提供一个近似恒定速度的工作特性。 a) 长并励连接方式 b) 短并励连接方式 图2-4 复励直流电动机等效电路 复励直流电动机的电压方程为 （2-10） 式中， 为并励绕组的端电压； 为电源电压； 为并励绕组的内阻； 为电枢绕组的自感； 为并励绕组的自感； 为串励绕组的自感； 为串励绕组的内阻； 为电枢绕组和并励绕组的互感； 为并励绕组和串励绕组的互感； 为电枢绕组和串励绕组的互感； 为电枢绕组的内阻； 为并励绕组的电流； 为串励绕组的电流； 为电枢绕组的电流；加减号分别表示两个励磁绕组的连接为积复励和差复励。 并励绕组有两种连接方式：一种是长并励连接；另一种是短并励连接，如图2-4所示。但大多采用长并励连接方式，在这种情况下，电压和电流满足以下方程： （2-11） （2-12）式中， 。 稳态运行时，这种连接方式的电压可表示为 （2-13） 其电磁转矩可以表示为 （2-14） 式中， 为电磁转矩； 为电动机转速。 上述几种类型的直流电动机，其驱动特性也各有区别，对于他励直流电动机，其励磁绕组电压和电枢绕组电压均可独立可控，转矩速度特性线性相关，转速随着转矩的增加而下降，通过调节电枢回路的电阻可以调节转速。串励直流点冻结的电枢绕组电流和励磁绕组电流相等，转矩的增加会引起电枢电流的增加，从而引起励磁磁通的增加，最终引起转速的下降。可见，转矩速度特性呈反比关系。串励直流电动机由于励磁绕组和电枢绕组串联，因此电动机的起动转矩和低速区转矩相对较大，被广泛用于传统低速电动汽车驱动领域。在直流电动机中，这类电动机转矩电流比最高，在车辆加速和爬坡阶段，这个特性可以在很大程度上减小电池损耗。 但由于换向器和电刷的存在，他励直流电动机和永磁直流电动机存在同样的问题，换向器引起转矩波动，限制了转速的快速提升；电刷增加了摩擦，会引起电磁干扰。由于机械磨损，换向器和电刷需要定期维护。这些缺点降低了直流电动机的可靠性和适用范围，一定程度上也限制了其在现代电动汽车领域的应用。 2.1.2 交流电动机 20世纪90年代后，交流电机驱动系统的研制和开发有了新的突破。相比直流电机，交流电机体积小、质量轻、效率高、调速范围宽、可靠性高、价格便宜、维修简单方便，在电动汽车上得到了广泛应用。感应交流电机在电动汽车上应用时，完成车辆的起动、加速和恒速运行，当电动汽车减速或制动时，电机处在发电制动状态，给电池充电，实现机械能到电能的转换。 交流电动机分为单相和三相，其基本结构包括定子，转子和气隙。定子包括定子铁心、绕组和基座；转子包括转子铁心、转子绕组和轴，绕线转子的出线端短路连接。当定子联通三相对称工频电源时，在电动机内部产生旋转磁场。这个旋转磁场又在转子导体内部产生感应电动势。由于转子绕组短路连接，进而形成转子电流。磁场对其范围内通电流的导体产生力的作用，从而形成了转矩输出，就这就感应电动机的基本原理。 三相感应电动机的机械特性曲线如图2-5所示，机械特性曲线参数表达式如下： （2-15） （2-16） （2-17） 式中： 为定子相数； 为转子同步机械角速度； 为定子相电压； 为电机参数； 为转差率。 图2-5 三相交流电动机机械特性曲线 当电机工作点在第Ⅰ象限时，例如A点，电机为正向电动运行状态 （如驱动电动汽车前进）；当工作点在第Ⅲ象限时，例如B点，电机为反向电动运行状态 （如电动汽车倒车）。电动运行状态下，电磁转矩为驱动转矩。 当电动汽车下坡时，汽车往往需要制动，交流电动机的再生制动如图2-6所示。当电机运行速度不断增大，最后超过同步转速 而稳定运行于B点，此时， ，系统处于再生制动状态。 图2-6 三相交流电动机再生制动 而异步电机在当今社会中被广泛应用，其特性如下所示。根据电机学原理，异步电动机在下述三个假定条件下：a.忽略空间和时间谐波；b.忽略磁饱和；c.忽略铁损，其稳态等效电路如图2-7所示。 图2-7 异步电动机的稳态等效电路 图中， 、 为定子每相电阻和折合到定子侧的转子每相电阻； 、 为定子每相漏感和折合到定子侧的转子每相漏感； 为定子绕组产生气隙主磁通的等效电感，即空载试验测得的励磁电感； 、 为定子相电压和供电角频率； 为转差率。 由图可以导出： （2-18） 其中， ，在一般情况下， ，则 ，则 。令电磁功率 ，同步机械角转速 ， 为极对数，则异步电动机的电磁转矩为 （2-19） 借助于新材料技术、计算机技术、电力电子技术和微电子技术的迅速发展，交流电机及其控制技术得以不断的发展，交流电机的控制性能已能够与直流电机性能相媲美。美国以及欧洲国家研制的电动汽车多采用交流感应电机作为其驱动电机，如美国Solectric公司配套生产的电动轿车和电动大巴车，通用汽车公司生产的Impact和EVI电动汽车，Chrysler公司生产的EpicVan以及Ford公司生产的 Ranger EV 等。异步电机其特点是结构简单、坚固耐用、成本低廉、运行可靠，基本免维护。异步电机同时具有低转矩脉动，低噪声，不需要位置传感器，转速极限高等优点。目前其在美国仍然是电动汽车驱动系统的主流产品[1]。 2.1.3 永磁电动机 永磁电机是一种高性能的电机。具有高的“功率/质量”比，比其它类型的电机有更高的效率和转矩，而且极限转速和制动性能优于其它类型的电机，更加适合作为电动汽车的驱动电机。但是永磁材料受温度影响大，在大电流负载时可导致材料磁性能下降，恒功率控制困难。电动汽车用永磁电机主要有永磁无刷直流电机和永磁交流同步电机两大类。 无刷永磁电机由于具有较高的功率密度和效率以及宽广的调速范发展前景十分广阔，在电动车辆牵引电机中是强有力的竞争者，已在国内外多种电动车辆中获得应用。无刷永磁电机可采用圆柱形径向磁场结构或盘式轴向磁场结构，从磁钢在电机中的安放方式又可内置式无刷永磁电机和表贴式无刷永磁电机。内置式永磁同步电机也称为混合式永磁磁阻电机。该电机在永磁转矩的基础上迭加了磁阻转矩，磁阻转矩的存在有助于提高电机的过载能力和功率密度，而且易于弱磁调速，扩大恒功率范围运行。内置式永磁同步电机的设计理论正在不断完善和继续深入，该电机结构灵活，设计自由度大，有望得到高性能，适合用作电动汽车高效、高密度、宽调速牵引驱动。这些引起了各大汽车公司同行们的关注，特别是获得了日本汽车公司同行的青睐，特别是在混合动力轿车上获得了广泛的应用。如本田Insight、Civic电动汽车，丰田Prius、Crown、Estima EV电动汽车，日产R’nessa EV电动汽车等。当前，美国汽车公司同行在新车型设计中主要采用无刷永磁电机作为驱动电机，如美国UQM公司为美国军方机动车辆配套生产30- 100kW系列的驱动电机均采用无刷永磁电机等。 2.1.4 磁阻电动机 开关磁阻电动机具有简单可靠、在较宽转速和转矩范围内高效运行、制动灵活、可四象限运行、响应速度快、成本较低等优点。由于其磁极端部的磁路严重饱和以及磁极和沟槽的边缘效应，使其在设计和控制中要求十分精确。实际应用发现，开关磁阻存在转矩波动大、噪声大、需要位置检测器等缺点，所以应用还受到一定限制。最近，用于电动汽车的开关磁阻电机的优化设计方法考虑到极弧、高度及最大磁通密度的限制，采用有限元分析的方法使得整个调速区域损耗最小；采用模糊控制策略时的电机的非线性和噪声都不同程度的减小。国内有部分研究机构研制的电动汽车采用开关磁阻电机作为驱动电机，如东风汽车股份有限公司联合重庆电机厂、武汉华中数控股份有限公司研制的EV6110HEV混合动力城市公交车、天津清源电动车辆有限公司联合北方交通大学联合研制的XL纯电动轿车中均采用开关磁阻电机作为其驱动电机。 2.2常见的几种驱动系统 现代电动汽车是融合了电力、电子、机械控制、材料科学以及化工技术等多种高新技术的综合产品。整体的运行性能、经济性等首先取决于电池系统和电机驱动控制系统。电动汽车的电机驱动系统一般用四个主要部分组成，即控制器、功率变换器、电动机及传感器。目前电动汽车中使用的电动机一般有直流电动机、感应电动机、开关磁阻电动机以及永磁无刷电动机等。各种电动机各有其优缺点。 电动汽车的运行，与一般的工业应用不同，不但要求电机驱动系统具有高转矩重量发。比、宽调速范围、高可靠性，而且由于电源功率的限制等，其转矩一转速特性应根据电动汽车起动、爬坡和行驶等不同阶段分为恒转矩区或恒功率区。由于城市用电动汽车频繁起停工作区域宽，经常运行于低速高转矩或高速低转矩区域，不但要求电动机系统在额定运行时效率要高，而且要求电动机系统具有尽可能宽广的高效率区。 2.2.1直流电动机系统 在过去几十年中，直流电动机曾普遍应用于电动汽车驱动系统之中。近几年来，虽然直流电动机在电动汽车中的应用逐渐减少，但依然有一些电动汽车的驱动电机为直流电动机，例如日本大发公司的“H IJET”电动汽车中使用了直流串励电动机，日本马自达公司的“BANGO”使用的是直流并励电动机，意大利菲亚特公司的900E/E2电动汽车中则为直流它励电动机。 有刷直流电动机的主要优点是控制简单，技术成熟，具有交流电动机所不可比拟的优良控制特性。目前直流电动机一般采用斩波器控制。它励直流电动机的驱动控制最为典型，一般采用电枢电压调节与弱磁控制相结合的方法。主电路中采用典型的转速、电流双闭环系统，弱磁过程的完成则采用非独立励磁结构。可以事先确定磁链模型，由转速反馈信号通过查表的方法确定励磁信号的给定值。也可以取消磁链模型，增加恒定的反电动势给定及反电动势闭环。增加反电动势闭环的目的是为了在弱磁过程中维持反电动势E基本不变。在转速低于基速时，反电动势给定应使得反电动势调节器AER饱和以提供最大恒定励磁。反电动势调节器AER及励磁电流调节器AFR均可采用PI调节器消除静差。无论采用上述哪一种结构，转速控制均由以下两个步骤完成： （1）基速以下改变电枢电压调节，同时保持励磁为额定值不变； （2）以上弱磁升速，保持电枢反电动势恒定。 直流电动机的效率调节的原理是在电机过程中保持电机的损耗最小。针对直流电动机提出的恒定电流比控制(Constant Current Ratio Control)就是基于此思想。其推导了励磁与电枢电流的最佳比例关系，使得电机在运行中维持效率最高。直流电动机尽管存在控制简单的特点，但由于存在电刷及机械换向器，不但限制了电机的过载能力与速度的进一步提高，而且如果长期运行，势必需要经常维持电刷与换向器。另外，由于损耗存在于转子上，使得散热困难，温升增高，限制了电机转矩重量比的进一步提高。由于直流电动机存在上述缺陷，因而在现代电动汽车中应用越来越少。 2.2.2交流感应电动机系统 与直流电动机不同，由于现代电子技术与电机控制技术的发展，交流感应电动机已大量应用于电动汽车之中，例如日本尼桑公司的“FEV”电动汽车、美国通用汽车公司的“IM PACT”电动汽车等均使用感应电动机做为其驱动电机。其中，鼠笼式感应电动应用最广。 感应电动机的控制一般采用VVVF、磁场定向以及直接转矩控制。VVVF在基速以下能够维持反电动势E与频率f 之比恒定，但在基速以上，磁通T必须与f 成反比降低，相当于直流电机的弱磁升速。但VVVF 控制性能较差，不适于电动汽车的运行。磁场定向矢量控制应用最广，基本思想是以转子磁链定向为控制目标，通过矢量运算，做到分别控制dq旋转坐标系中的磁场电流分量 与转矩电流分量 ，实现类似直流电动机的转速调节。具体实现时一般采用间接法测转子磁链，常用的有定子电流、转速磁链模型法以及定子电压、电流磁链模型法。前者的特点是转子磁链模型经过电压模型的校正给出，通过电流模型及速度确定 及 ；后者是通过检测电动机端电压及电流，经过模型运算，得到转子磁链。直接转矩控制不需要磁场定向矢量控制那样复杂的坐标变换技术，只需直接在电动机定子坐标上计算磁链的模和转矩的大小，直接控制电机电压以达到电机系统的高性能。 由于感应电动机存在转差损耗，效率调节应包括转差损耗。绕线式感应电动机双馈调速系统可以实现转差功率的回馈，效率较高，但控制复杂，一般电动汽车中很少采用当感应电动机采用磁场定向控制时，在轻载情况下电机效率尤其低下，G1Junge等人采用了准最佳励磁控制，即励磁与转矩电流分量比恒定，收到了较好效果。与此相似，A1K1Adnanes提出的恒转差频率控制同样可以达到调节效率的目的。 感应电动机用于电动汽车主要是由于它具有价格低，结构简单，可靠性高，免于维修等优点，其中矢量控制的应用可以得到类似于直流电动机的优良特性，故在当今社会被广泛应用。本文将以矢量控制，对电动汽车的驱动系统进行设计。 2.2.3 开关磁阻电动机系统 开关磁阻电动机系统是近年来逐渐完善起来的一种新型动力系统。许多文献都曾探讨过开关磁阻电动机系统在电动汽车中应用的可能性，但目前应用开关磁阻电机的电动汽车仍然很少，这类电动汽车有克劳瑞得公司的“Lucas”电动汽车 。开关磁阻电动机结构简单，是一种双凸极磁阻电动机，基于磁阻最小原理工作。开关磁阻电机一般采用三相以上的结构，随着相数增多，步距角减小，转矩脉动随之减小，但结构、控制趋于复杂。目前应用较多的是三相(64 极)、四相(86 极)结构。 开关磁阻电动机的运行具有严重非线性的特点，因而许多工作集中于非线性基础上的电磁转矩和铁耗的精确求解上。对于开关磁阻电机的转矩、转速控制，一般在低速时采用电流斩波控制，或称之为电流滞环控制，以获得恒转矩特性； 在高速时采用角度位置控制。当电机运行于恒转矩区域时，电机的开通角固定在电机效率最高，或转矩脉动最小位置。当转速超过基速时，调整每相电流的开通角，使电机提前开通，使电机具有恒功率特性，此时电机效率等会有所下降。当导通角增大到最大值时，电动机就具有类似于串励直流电动机的特性。 关磁阻电动机系统的主要优点在于结构简单，坚固，既具有异步电动机矢量控制系统的高效率、高可靠性，又具有直流调速系统的良好控制特性。虽然其运行时存在电机噪声，转矩脉动严重等缺点，但随着科技的进步，同样具有广阔的发展前景。 2.2.4 永磁无刷电动机系统 永磁无刷电动机系统具有较上述电机系统更高的能量密度和更高的效率，在电动汽车中具有极好的应用前景。永磁无刷电动机系统可以分为两类，一类是方波驱动的无刷直流电动机系统(BDCM )，另一类是永磁同步电动机系统(PM SM )，也称之为正弦波驱动的无刷直流电动机系统。 在永磁无刷直流电动机中，反电势波形设计为梯波形，以期获得更大更平稳的电磁转矩。因而定子绕组常采用集中绕组，转子上的磁钢常采用表面磁钢结构。在永磁同步电动机系统中，气隙磁场常设计为正弦波，定子采用分布式、分数槽绕组，转子可以采用表面磁钢、嵌入式、埋藏式结构。在电动汽车中，永磁无刷电动机也有采用盘式结构或外转子结构的。另外，方波无刷直流电动机系统不需要绝对位置传感器，一般采用霍尔元件或增量式码盘，也可以通过检测反电动势波形换相。永磁同步电动机系统一般需要绝对式码盘或旋转变压器等转子位置传感器。 永磁无刷电动机能量密度高于电磁式、磁阻式电机，目前的研究多集中于提高电机转矩/重量比方面。一般认为，嵌入式结构出力要高于表面磁钢结构。多相化可以进一步提高电机出力。C·C·Chan等人开发的五相方波无刷电动机，采用了多极少槽结构，具有能量密度高等优点。但该电机还存在电感较大等问题。典型的永磁无刷电动机系统是一种准解耦矢量控制系统。 由于永磁体只能产生固定幅值磁场，因而永磁无刷电动机系统非常适于运行于恒转矩区域，一般采用电流滞环控制或电流反馈型SP-WM法来完成。为进一步扩充转速，永磁电机也可以采用弱磁控制。永磁同步电动机弱磁控制的实质是使相电流相位角超前，提供直轴去磁磁势来减弱定子绕组中磁链。方波无刷电动机的弱磁控制与开关磁阻电机相仿，通过调节开通角来达到弱磁效果。 近年来开始的电动汽车，应用方波无刷直流电动机系统的越来越多，而采用永磁同步电动机系统的电动汽车也为数不少。在电动汽车的直接驱动方面，这两种电机较上述各种电机具有更明显的优势。但其成本较高，故应用不是很广泛。 本章小结：通过对电动汽车几种常用控制方法的对比，可以看出在当今社会中，交流感应电动机驱动系统具有结构简单、使用方便、运行可靠、效率较高、制造容易、成本低廉的优点，在电动汽车驱动中得到广泛的应用，针对现实的使用情况，本文选择交流异步电动机驱动系统对电动汽车驱动系统进行设计，同时并对该系统进行仿真，验证其可行性。 第3章 异步电机矢量控制原理 在电动汽车控制系统中，异步电机的矢量控制实现了交流电动机磁通和转矩的解耦控制，使其系统的动态特性有了显著的改善。本章首先阐述异步电动机在三相坐标系下的数学模型，然后根据坐标变换理论，得到了其在两相静止坐标系下和两相同步坐标系下的数学方程，并介绍了异步电机的矢量控制原理。 3.1 三相异步电动机的多变量非线性数学模型 由于异步电动机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统，故在研究异步电动机的数学模型时，常常做出如下假设： 1） 忽略铁耗对电机的影响； 2） 在频率和温度变化，忽略其对绕组电阻的影响； 3） 认为各绕组的互感和自感都是线性的，即忽略磁路饱和的影响； 4） 设三相绕组对称，在空间中互差1200电角度，产生的磁动势沿气隙按正弦分布，忽略空间谐波[3]。 三相异步电动机转子绕组分为绕线型和笼型型，其均可以等效为三相绕线转子，折算到定子侧后，其定子和转子绕组匝数都相等。电机绕组等效后的三相异步电动机的物理模型如图3-1所示。 图3-1 三相异步电动机的物理模型 图中，以A轴为参考坐标系轴，定子三相绕组轴线A、B、C在空间中固定，转子对称绕组的轴线a、b、c随转子一起旋转,转子a轴和定子A轴间的电角度 为空间角位移变量。规定各绕组电压、电流、磁链的正方向符合电动机惯例和右手螺旋定则。异步电动机的数学模型主要由电压方程、磁链方程、转矩方程、运动方程组成，如下所示。 1) 电压方程 三相定子绕组的电压平衡方程为 (3-1) 将三相转子绕组折算到定子侧后的电压方程为 (3-2) 式中， 为定子和转子相电压的瞬时值； 为定子和转子相电流的瞬时值； 为各相绕组的全磁链； 为电子和转子绕组电阻。上述各量都已折算到定子侧，为了简单起见，表示折算的上角标“’”均省略，以下同此。 用微分算子p代替微分符号d/dt，将电压方程写为矩阵形式，如下： （3-3） 或改写为： （3-4） 2） 磁链方程 由定义可以知道，每个绕组的磁链等于其自身的自感磁链加上其他绕组对其的互感磁链之和，故将六个绕组的磁链表达为矩阵，如下所示： （3-5） 或写为： （3-6） 在实际中，与电机绕组交链的磁通主要只有两类：一类是只与一相绕组交链而不穿过气隙的漏磁通；另一类是穿过气隙的互感磁通，称为主磁通。式中，L是6×6的电感矩阵，其中对角线元素 为各个绕组的自感，其他为绕组间的互感。 由于各相绕组所交链的磁通等于主磁通与漏磁通之和， 故定子各相自感为： （3-7） 转子各相自感为： （3-8） 式中，为定子漏感；为转子漏感；为定子互感；为转子互感。 两相绕组之间之存在互感，其可分为两类：一、定子三相彼此之间和转子三相彼此之间位置都是固定的，为常值；二、定子任一相与转子任一相之间的位置是变化的，互感为角位移 的函数。在假定气隙磁通为正弦分布的情况下，两相绕组的互感如下： （3-9） 当定子、转子两相绕组轴线一致时，两者间的互感值最大，就是每相的最大互感 。将式（3-6）~式（3-9）带入式（3-5），就可以得到完整的磁链方程。 3） 转矩方程 假设线性磁路、磁动势在空间中按正弦分布，则电机的转矩方程如下： (3-10) 式中电流 都是实际瞬时值。 4） 电力拖动运动方程 假设在电动汽车电力拖动系统的传动机构中的和扭转弹性和粘性摩擦忽略，则系统的运动方程如下： （3-11） 式中， 为负载转矩， 为机组的转动惯性。 3.2 坐标变换 在异步电动机的分析中可以看出，其数学模型由于存在一个复杂的6×6电感矩阵而比较复杂。采用坐标变换的方法可以使变换后的数学模型容易处理一些，有利于异步电机的分析和控制。因此，坐标变换是实现矢量控制的关键。由异步电动机坐标系可以看到，它涉及到了两种坐标变换式:3s/2s变换和2s/2r旋转变换，又称克拉克(Clark)变换和2s/2r变换即派克(Park)变换。通过坐标变换的方法，使得变化后的数学模型得到简化。 1） 三相-两相变换（3/2变换） 在三相静止绕组A、B、C和两相绕组 、 之间的变换，称为三相静止坐标系和两相静止坐标系间的变换。 由电机学原理可知，将三相平衡的正弦电流 通在交流电机三相对称的静止绕组A、B、C上，产生旋转磁动势F，并以同步转速 旋转。两相绕组的轴线分别为 、 ，在空间位置相差，构成 、 两相静止坐标系(坐标轴逆时针超前 坐标轴)。将时间上相差的两相平衡交流电流 、 施加在该两相固定绕组 、 时，可以产生与三相定子合成磁动势相同的空间矢量F，且同步角频率为 。三相异步电动机的定子三相绕组和与之等效的两相异步电动机定子绕组 、 ，各相磁势矢量的空间位置如图3-2所示。 图3-2 三相静止到两相静止变换 假设磁动势按正弦分布，那么当三相磁动势与两相磁动势相等时，两套绕组瞬时磁动势在α、β轴上的投影是相等的，则其反变换形式如下： （3-12） 这样经过三相-两相的变换就可以将三相异步电动机变换为两相正交的异步电机模型。 2） 两相-两相旋转变换（2s/2r变换） 从两相静止坐标系到两相旋转坐标系M, T的变换称作两相-两相旋转变换，简称2s/2r变换，其中r表示旋转，s表示静止。如图3-3所示，旋转坐标系的两个直流分量和静止坐标系的两相交流分量产生相同大小的同步旋转磁动势。 图3-3 两相静止到两相旋转变换 由图可知，其变换矩阵为： （3-13） 3.3 三相异步电动机在两相坐标系上的数学模型 在前面的坐标变换中不难看出其可以将异步电动机的数学模型简化很多，因此在对异步电动机分析常将其变换在两相坐标中分析。 1）异步电动机在两相同步旋转坐标系的模型 a.电压方程 (3-14) 式中，为定子的同步角频率，为转差角频率。 b.磁链方程 （3-15） 式中， 为MT坐标系定子与转子同轴等效绕组间的互感； 为MT坐标系定子等效两相绕组的自感； 为MT坐标系转子等效两相绕组的自感。 c.转矩方程 （3-16） d.运动方程如式（3-11）所示。 2） 异步电机在两相静止坐标系的数学模型 a.电压方程 （3-17） b.磁链方程 (3-18) c.转矩方程 （3-19） d.运动方程如式（3-11）所示。 在 坐标系中绕组都落在两根相互垂直的轴上，两组绕组间没有耦合，矩阵中所有元素均为常系数，消除了异步电动机在三相静止坐标系上的数学模型中的一个非线性的根源。上述方程是矢量控制中的重要方程。 3.4 异步电机的矢量控制 20世纪70年代初,由美国学者和德国学者各自提出的矢量控制(vector control)理论，同时在实践中经过改进，形成了现在普遍采用的矢量控制方法。矢量控制的基本思想为：按照旋转磁场等效的原则，通过一系列的坐标变换(矢量变换)，把定子电流分解成互相垂直的转矩分量和励磁分量，在交流调速系统中，如果能保持励磁分量不变，控制转矩分量，就可以像控制直流电机那样控制交流电机了[3]。它们的诞生使交流变频调速技术大大的迈进了一步，历经几十年的实践中，许多学者进行了大量的工作，经过不断的研究和改进，最终达到了可与直流调速系统相媲美的程度。其不但解决了大型电动汽车对高速领域中大转矩的和大范围内恒定输出功率的运转需求，还解决了以前的电动机体积大的问题。 异步电机的矢量控制理论，就是以产生同样的旋转磁动势为准则，在三相坐标系下的定子交流电流 、 、 通过3s/2s变换，可以等效成两相静止坐标系下的电流 、 ，再经过同步旋转变换，把电机定子电流分解成互相垂直的励磁电流 和转矩电流 。如果观察者站在铁心上，并与坐标系一起旋转时，可以发现交流电机便等效成了直流电机运行。其中，交流电机的转子总磁通 就变成了等效的直流电机的磁通，M绕组相当于直流电机的励磁绕组， 相当于励磁电流，T绕组相当于伪静止绕组， 相当于与转矩成正比的电枢电流。上述等效关系可如图3-4所示。 图3-4 异步电动机的坐标变换结构图 经过图3-4所示的变换后，异步电机等效成了直流电机，因此，可以模仿直流电机的控制方法来实现对异步电机的控制，先求得直流电机的控制量，再经过相应的坐标反变换，就实现了异步电机的矢量控制。根据等效控制理论，可以构成直接控制 的矢量控制系统，如图3-5所示 图3-5 矢量控制系统原理结构图 从图3-5可以看出，在设计矢量变换控制系统时，我们可以认为反旋转变换 将与电机内部的旋转变换环节相抵消，2s/3s变换与电机内部的3s/2s变换相抵消，如果忽略电流控制变频器中的时间滞后，则图3-5中的控制结构就等效于直流调速系统了。 3.5 按转子磁链定向的矢量控制方程及其解耦作用 在上面的动态模型分析中，假如两相同步旋转坐标系按转子磁链定向时，则有： ， （3-20） 将其带入转矩方程和状态方程，可以得到： （3-21） （3-22） （3-23） 式中 为转子时间常数，我们不难从式中发现，转子磁链 仅有定子电流励磁分量 产生，与转矩分量 无关，因此，定子电流的励磁分量与转矩分量是解耦的。上述方程可以将异步电机的数学模型绘成图3-6的结构形式，如下： 图3-6 异步电动机矢量变换与电流解耦数学模型 从以上分析可知，要使磁场定向控制具有和直流调速系统一样的动态性能，在调速过程中保持转子磁链 恒定是非常重要的。 根据控制方案中是否进行转子磁链的反馈控制及其观测，磁场定向控制可分为直接磁场定向控制和间接磁场定向控制(又称转差频率控制)。 图3-7是一个典型的转速、磁链闭环矢量控制系统，包括速度控制环和磁链控制环。速度给定与转速反馈进行比较，经过PI转速调节器，为了提高转速和磁链的闭环控制系统解耦性能，在转速内环增设了转矩内环控制，在图3-7中，转矩内环之所以有助于解耦，是因为磁链对控制对象的影响相当于一种扰动，转矩内环可以抑止这个扰动，从而改造了转速子系统，使它少受磁链变化的影响。通过转矩调节器给出了电机负载需要的转矩电流 ，磁链控制环给出相应的磁链给定，在额定转速以下，磁链幅值保持恒定(恒转矩)，额定转速以上给出相应的弱磁信号(恒功率)，给定磁链与实测或计算的反馈磁链进行比较，再经过磁链PI调节器，产生相应的定子电流 。定子电流的两个分量经过旋转坐标变换，得到静止的分量 和 再经过2/3变换得到三相静止电流，PWM环节采用电流滞环控制，使三相实际电流跟踪给定电流信号。 图3-7 直接型矢量控制方框图 间接磁场定向控制采用磁链开环控制，在磁通运行过程中不检测转子磁链信号，系统结构简单。利用转差公式 ，形成转差矢量控制系统，利用 得到同步角速度，该方案在实际中也获得广泛的应用，控制方案如图3-8所示： 图3-8 间接矢量控制方框图 但该方法更依赖于电机参数的准确检测，当参数时变或不确定时，系统动态性能大受影响。且磁链开环在动态过程中存在偏差，其性能不及磁链闭环控制系统。 3.6 无速度传感器矢量控制系统 无论是直接矢量控制还是间接矢量控制，都具有动态性能好、调速范围宽的优点，但动态性能受电机参数变化的影响是其主要的不足之处。电动汽车在实际工况中，由于路况而会产生或大或小的震动，其驱动系统中灰尘多，这些条件对速度传感器有很大的危害，电机参数会随着实际情况发生变化，而基于磁场定向控制理论而来的无速度传感器的矢量控制方式能很好的解决诸如电机参数的动态变化，倒行等诸多问题。 所谓无速度传感器矢量控制系统就是取消了变压变频调速系统的速度检测装置，通过间接计算法求出电动汽车车运行中牵引电机的实际转速值作为转速的反馈信号。我们把计算转速实际值的这一模型称之为转速推算器。它的基本组成原理是: 在电机的定子侧装设电压传感器和电流传感器，通过检测三相电压 ， ， 和三相电流 ， ， 。根据 3/2 变换静止轴系中的两相电压 , 及两相电流 ， ，由定子静止轴系 中的两相电压、电流可以推算定子磁链，估算电机的实际转速，并结合矢量控制来控制系统的牵引电机。 而异步电机无速度传感器矢量控制系统需要解决的两个主要问题是转子磁链观测和转速估计，其中电压模型的磁链估计公式为： (3-24) 电流模型的磁链估计公式为： (3-25) 式中， 为漏磁系数， 为转子回路的时间常数[6]。 我们可以将不含速度的电压模型作为参考模型，把含速度变量的电流模型作为可调模型，将两个模型具有相同物理意义的输出量构成误差，采用合适的自适应机构调整可调模型的参数即转速，以达到转速的辨识。近年来，模型参考自适应控制算法已经用于磁场定向控制的电动汽车交流感应电动机驱动系统，自适应机制的主要标准是确保参考模型的输出和交流感应电机驱动之间趋近零误差的鲁棒性。 本章小结：作为电动汽车的驱动系统，应满足小型轻量化等要求，而异步电动机正具有这些优点，在近年来，矢量控制日益成熟，在电动汽车中得到了广泛的应用。因此本章根据异步电动机在三相坐标系下的数学模型和坐标变化理论，分析介绍了异步电动机的矢量控制原理。 第4章 基于MATLAB的电动汽车矢量控制系统仿真 MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发，数据可视化，数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。 本章根据前面异步电动机矢量控制原理对其建模与仿真。利用 MATLAB／SIMULINK 中的电气系统模块(Power System Blocksets)构建异步电机矢量控制仿真模型，并对其动态性能进行仿真实验。 4.1 基于电流模型磁链估计的控制系统仿真 根据磁链估计方法和模型参考自适应的转速估计方法，利用MATLAB/Simulink环境建立了基于电流模型磁链估计的无速度传感器矢量控制系统，仿真电路图如下所示： 图4-1 基于电流模型磁链估计无速度传感器矢量控制系统 图4-1所示的系统框图中主要包含有电压磁链估计子系统、电流磁链估计子系统、转速估计子系统以及电流滞环控制子系统等，具体介绍如下。 （1）电流模型 图4-2 磁链电流模型 图4-2所示电流模型利用3s/2r变换将三相定子电流转化为两相同步旋转坐标系下的电流 和 ，然后通过公式 得到转子磁链。 （2）电压模型 图4-3 磁链电压模型 图4-3通过3s/2s变换求出定子电压和电流分别在两相静止坐标系下的值，再通过基于电压模型的磁链估计公式求出转子磁链，图中还通过电流 和估计转速 计算出单位矢量 。 （3）基于MARS的转速推算模块 图4-4的转速估计子系统分别利用基于电流模型估计的磁链和基于电压模型估计的磁链求出偏差 ，再利用PI积分估计出转子速度 。这里所得的 通过反馈到电压模型和电流模型用于计算单位矢量 ，从而形成一个完整的回路。 图4-4 转速估计子系统 （4） 电流滞环控制模块 将给定电流 与电机定子电流 进行比较，将得到的偏差 作为滞环比较器的输入，通过其输出来控制功率器件的通断。使得反馈电流呈锯齿状地跟踪给定电流 。滞环控制具有硬件电路简单，电流响应快，输出电压波形中不含特定频率的谐波分量等优点。但输出电流中含有较多的高次谐波。 4.2 基于电压模型的无速度传感器矢量控制系统 此系统所包含的子系统与基于电流模型的无速度传感器矢量控制系统相同。由于系统中用于转速估计的电压模型和电流模型被独立出来。所以可以很方便的通过改接连线的方式实现基于电压模型的无速度传感器矢量控制仿真系统。使得反馈磁链、用于估计转矩的磁链以及计算单位矢量的磁链都从电压模型获取。其仿真电路图如下所示： 图4-5 基于电压模型磁链估计无速度传感器矢量控制系统 4.3 仿真结果分析 建立了上述的仿真系统电路结构后，接下来就对对称三相正弦电压为380V、频率为50Hz的异步电动机进行仿真，并对调节器参数等系统仿真参数进行设定，对仿真结果进行分析，以确定该控制系统的性能。 具体参数如下：异步电动机 ， ， ， ， ， ， ，逆变器的直流电压 ,定子绕组自感 ，转子绕组自感 ，漏磁系数 ，转子时间常数 ，转速、转矩和磁链调节采用PI调节器。 （1） 基于电流模型磁链估计的仿真 给定初始转速为600r/min，负载为0；0.3秒时给定转速突加到1200r/min,0.6秒时突加50Nm的负载。为了验证电流模型在电机参数变化时的性能，将电机的转子电阻值改为1.206 时进行了仿真。仿真结果如下： 图4-6 定参数时实际转速和估计转速 图4-7 变参数时实际转速和估计转速 图4-8 定参数时实际转矩和估计转矩 图4-9 变参数时实际转矩和估计转矩 图4-10 定参数时的三相定子电流 图4-11 定参数时定子磁链 从以上仿真结果可知，在定参数时基于电流模型磁链估计的无速度传感器矢量控制系统能很好的完成加载、变速等基本控制功能。启动阶段有较大的定子电流，由此产生较大的启动转矩，使电机加速启动。能够满足电动汽车转矩响应快的要求。在0.2秒时转速达到稳定值600r/min,在0.3秒时给定转速突加到1200r/min,在0.3-0.5秒期间是转速加速阶段，这时定子电流增大，产生一定的加速负载，在0.5秒时转速达到稳定值1200r/min。在0.6秒时突加负载到50Nm,这时电机转矩也突加到50Nm,并在50Nm附近有一定波动。转速有轻微的波动后又稳定下来。从仿真结果可以看出，转速和转矩的估计值都能较好地跟踪给定值。和矢量控制理论相一致，能够达到电动汽车驱动系统的要求。 由于电机在运行时，参数会发生改变。从上面改变转子电阻时的仿真结果可以看出，当电机参数发生变化时，基于电流模型磁链估计的矢量控制系统性能下降。转速和转矩的估计值不能很好的跟踪实际值，估计误差增大。当电机突加负载时，由于转速估计的不准确，电机的实际转速下降时，估计转速没能很好的跟随，使得电机转速无法调整到给定值，造成系统的带载性能下降。 （2） 基于电压模型磁链估计的仿真 初始给定转速为600r/min，负载为0；0.3秒时给定转速突加到1200r/min,0.6秒时突加50Nm的负载。仿真结果如下： 图4-12 实际转速 图4-13 估计转速 图4-14 实际转矩 图4-15 估计转矩 图4-16 三相定子电流 图4-17 定子磁链轨迹 由图示仿真结果可以看出，基于电压模型磁链估计的矢量控制系统也能较好的完成加载、变速等基本控制功能。但同电流模型的比较，我们可以看出，电压模型在低速（零速度启动）时性能较差。这主要是因为电压模型在低频时，电压信号非常小。另外，直流偏移量导致在积分器输出端上出现累积，使理想的积分变得很困难。因此电压模型的磁链估计不适于对低速性能要求较高的矢量控制系统。因此，电压型在电动汽车低速控制中有很大的局限性。 本章小结：本章通过对异步电动机基于电压模型磁链估计的矢量控制系统进行仿真，并对结果在电动汽车理想行驶过程中进行分析，由仿真结果图可以看出，采用异步电动机矢量控制系统的电动汽车满足基本的实际需求，具有动态性能好、调速范围宽的优点，但同时存在不足之处，易受电机参数影响，但其仍具有很好的发展空间。 第5章 结束语 异步电机由于具有结构接单、运行可靠、维护方便等特点在现代电动汽车中广泛被运用，随着电动汽车的不断发展和电力电子器件、微处理器等的更新，交流电机矢量控制技术也会越来越成熟。本文主要做了以下工作： （1） 简要介绍了电动汽车的背景和发展现状； （2） 分析对比了几种常用电动汽车驱动系统，说明选择异步电机的原因； （3） 通过对异步电机矢量控制的原理分析，选择了适合电动汽车性能要求 的异步电机矢量控制系统进行设计； （4） 最后利用MATLAB对电动汽车无速度传感器矢量控制系统进行仿真， 验证了异步电机矢量控制的可行性。 由于自己的知识水平和时间有限，对该课题并未深入的学习研究，因此在文中难免存在不妥的地方，希望各位老师给予校正。 电动汽车是各个领域结合的综合产物，随着其不断的发展，驱动控制系统也将愈来愈方便、效率，因此，自己认为后期可以做以下工作： （1）在矢量控制中，克服电机参数常对系统造成影响； （2）由于基于电压模型和电流模型的转子磁链观测都有一定的使用范围，可以研究一种适应能力强，使用范围广的磁链观测方法。将最大效率控制与快速响应控制有机结合，克服变频调速系统的效率优化对动态响应性能的影响，改进系统运行的稳定性和鲁棒性； （3）利用近年来为电动汽车异步电机矢量控制而出现的专用DSP，设计系统的硬件和软件部分，达到提高控制系统动态性能的目的。 致 谢 首先向我的毕业设计指导老师李莺老师表达最真挚的谢意，李莺老师在电气传动和电动汽车等领域拥有丰富的学识，同时还在不断学习各种电动汽车新技术知识，充实着自己。在毕业设计中，李莺老师培养了我们分析问题，解决问题的能力，同时在论文设计和撰写中给予了我们极大的帮助。其次，感谢在毕业设计中给予我帮助的朋友，同学，谢谢你们在生活，学习中给我的帮助。最后，感谢天下无数的父母，正式他们的无私付出，才使得我们完成学业。 真诚的感谢大学生活里所有的老师，同学，朋友和自己的父母！ 参考文献 [1] 翟丽. 电动汽车驱动系统牵引电机及其控制技术[J]. 汽车电器,2003,(3):9-12 [2] 邹国棠 程明.电动汽车的新型驱动技术[M].机械工业出版社，2010年5月 [3] 陈伯时.电力拖动系统—运动控制系统第三版[M].机械工业出版社，2010年1月 [4] 日本电气学会 电动汽车驱动系统调查专门委员会.电动汽车最新技术[M].机械工业出版社，2009年8月 [5] 王步来.电动汽车异步电机系统的开发策略[J].微电机,2003,(3):36-38 [6] 王文森，李永东，王光辉等.基于PI自适应法的无速度传感器异步电动机矢量控制系统[J]电工技术学报，2002,(2): 1-6 [7] 史国生.交直流调速系统[M].北京：北京工业出版社，2002年1月 [8] 韩安太 刘峙飞 黄海.DSP控制原理及其在运动控制系统中的应用.北京：清华大学出版社，2003年10月 [9] 高景德 王祥珩 李发海.交流电机及其系统的分析[M].北京：清华大学出版社，1993年8月 [10] 陈清泉.现代电动汽车技术[M].北京:北京理工大学出版社,2002年 [11] 徐国凯 赵秀春 苏航.电动汽车的驱动与控制[M].北京：电子工业出版社，2010年6月 [12] 吴加加.燃料电池汽车异步电机控制方法的研究[C].北京 [13] J.Wang,Z.Y.Liu,H.Chen,R.Pei.Output feedback Control to Constrained Systems via Moving Horizon Stategy[J]自动化学报.2007,33（11）：1176-1181 [14] C.W.Scherer,P.Gahinet,and M. 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本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权　　 　 　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 指导教师评阅书 指导教师评价： 一、撰写（设计）过程 1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 5、完成 毕业论文 毕业论文答辩ppt模板下载毕业论文ppt模板下载毕业论文ppt下载关于药学专业毕业论文临床本科毕业论文下载 （设计）期间的出勤情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 指导教师： （签名） 单位： （盖章） 年 月 日 评阅教师评阅书 评阅教师评价： 一、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 评阅教师： （签名） 单位： （盖章） 年 月 日 教研室（或答辩小组）及教学系意见 教研室（或答辩小组）评价： 一、答辩过程 1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、学生答辩过程中的精神状态 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 评定成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 教研室主任（或答辩小组组长）： （签名） 年 月 日 教学系意见： 系主任： （签名） 年 月 日 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者（本人签名）： 年 月 日 学位论文出版授权书 本人及导师完全同意《中国博士学位论文全文数据库出版章程》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程》(以下简称“章程”)，愿意将本人的学位论文提交“中国学术期刊（光盘版）电子杂志社”在《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》中全文发表和以电子、网络形式公开出版，并同意编入CNKI《中国知识资源总库》，在《中国博硕士学位论文评价数据库》中使用和在互联网上传播，同意按“章程”规定享受相关权益。 论文密级： □公开 □保密（___年__月至__年__月）(保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 作者签名：_______ 导师签名：_______ _______年_____月_____日 _______年_____月_____日 独 创 声 明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律后果由本人承担。   作者签名: 二〇一〇年九月二十日   毕业设计（论文）使用授权声明 本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。 本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。 （保密论文在解密后遵守此规定）   作者签名: 二〇一〇年九月二十日 致 谢 时间飞逝，大学的学习生活很快就要过去，在这四年的学习生活中，收获了很多，而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的。 首先非常感谢学校开设这个课题，为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验，奠定了基础。本次毕业设计大概持续了半年，现在终于到结尾了。本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验。经过这次毕业设计，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步。这期间凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感谢。没有他们的帮助，我将无法顺利完成这次设计。 首先，我要特别感谢我的知道郭谦功老师对我的悉心指导，在我的论文书写及设计过程中给了我大量的帮助和指导，为我理清了设计思路和操作方法，并对我所做的课题提出了有效的改进方案。郭谦功老师渊博的知识、严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象。从他身上，我学到了许多能受益终生的东西。再次对周巍老师表示衷心的感谢。 其次，我要感谢大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求，感谢他们对我学习上和生活上的帮助，使我了解了许多专业知识和为人的道理，能够在今后的生活道路上有继续奋斗的力量。 另外，我还要感谢大学四年和我一起走过的同学朋友对我的关心与支持，与他们一起学习、生活，让我在大学期间生活的很充实，给我留下了很多难忘的回忆。 最后，我要感谢我的父母对我的关系和理解，如果没有他们在我的学习生涯中的无私奉献和默默支持，我将无法顺利完成今天的学业。 四年的大学生活就快走入尾声，我们的校园生活就要划上句号，心中是无尽的难舍与眷恋。从这里走出，对我的人生来说，将是踏上一个新的征程，要把所学的知识应用到实际工作中去。 回首四年，取得了些许成绩，生活中有快乐也有艰辛。感谢老师四年来对我孜孜不倦的教诲，对我成长的关心和爱护。 学友情深，情同兄妹。四年的风风雨雨，我们一同走过，充满着关爱，给我留下了值得珍藏的最美好的记忆。 在我的十几年求学历程里，离不开父母的鼓励和支持，是他们辛勤的劳作，无私的付出，为我创造良好的学习条件，我才能顺利完成完成学业，感激他们一直以来对我的抚养与培育。 最后，我要特别感谢我的导师赵达睿老师、和研究生助教熊伟丽老师。是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励，给了我很多解决问题的思路，在此表示衷心的感激。老师们认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。他无论在理论上还是在实践中，都给与我很大的帮助，使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢他耐心的辅导。在论文的撰写过程中老师们给予我很大的帮助，帮助解决了不少的难点，使得论文能够及时完成，这里一并表示真诚的感谢。 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作 者 签 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 ​​​​​​​​​​​​ 指导教师签名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授权说明 本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 ​​​​​​​​​​​​ 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权　　 　 　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 独 创 声 明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律后果由本人承担。   作者签名: 年 月 日   毕业设计（论文）使用授权声明 本人完全了解**学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。 本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。 （保密论文在解密后遵守此规定）   作者签名: 年 月 日 基本要求：写毕业论文主要目的是培养学生综合运用所学知识和技能，理论联系实际，独立分析，解决实际问题的能力，使学生得到从事本专业工作和进行相关的基本训练。毕业论文应反映出作者能够准确地掌握所学的专业基础知识，基本学会综合运用所学知识进行科学研究的方法，对所研究的题目有一定的心得体会，论文题目的范围不宜过宽，一般选择本学科某一重要问题的一个侧面。 毕业论文的基本教学要求是： 1、培养学生综合运用、巩固与扩展所学的基础理论和专业知识，培养学生独立分析、解决实际问题能力、培养学生处理数据和信息的能力。2、培养学生正确的理论联系实际的工作作风，严肃认真的科学态度。3、培养学生进行社会调查研究；文献资料收集、阅读和整理、使用；提出论点、综合论证、总结写作等基本技能。 毕业论文是毕业生总结性的独立作业，是学生运用在校学习的基本知识和基础理论，去分析、解决一两个实际问题的实践锻炼过程，也是学生在校学习期间学习成果的综合性总结，是整个教学活动中不可缺少的重要环节。撰写毕业论文对于培养学生初步的科学研究能力，提高其综合运用所学知识分析问题、解决问题能力有着重要意义。 毕业论文在进行编写的过程中，需要经过开题报告、论文编写、论文上交评定、论文答辩以及论文评分五个过程，其中开题报告是论文进行的最重要的一个过程，也是论文能否进行的一个重要指标。 撰写意义：1.撰写毕业论文是检验学生在校学习成果的重要措施，也是提高教学质量的重要环节。大学生在毕业前都必须完成毕业论文的撰写任务。申请学位必须提交相应的学位论文，经答辩通过后，方可取得学位。可以这么说，毕业论文是结束大学学习生活走向社会的一个中介和桥梁。毕业论文是大学生才华的第一次显露，是向祖国和人民所交的一份有份量的答卷，是投身社会主义现代化建设事业的报到书。一篇毕业论文虽然不能全面地反映出一个人的才华，也不一定能对社会直接带来巨大的效益，对专业产生开拓性的影响。但是，实践证明，撰写毕业论文是提高教学质量的重要环节，是保证出好人才的重要措施。 2.通过撰写毕业论文，提高写作水平是干部队伍“四化”建设的需要。党中央要求，为了适应现代化建设的需要，领导班子成员应当逐步实现“革命化、年轻化、知识化、专业化”。这个“四化”的要求，也包含了对干部写作能力和写作水平的要求。 3.提高大学生的写作水平是社会主义物质文明和精神文明建设的需要。在新的历史时期，无论是提高全族的科学文化水平，掌握现代科技知识和科学管理方法，还是培养社会主义新人，都要求我们的干部具有较高的写作能力。在经济建设中，作为领导人员和机关的办事人员，要写指示、通知、总结、调查报告等应用文；要写说明书、广告、解说词等说明文；还要写科学论文、经济评论等议论文。在当今信息社会中，信息对于加快经济发展速度，取得良好的经济效益发挥着愈来愈大的作用。写作是以语言文字为信号，是传达信息的方式。信息的来源、信息的收集、信息的储存、整理、传播等等都离不开写作。 论文种类：毕业论文是学术论文的一种形式，为了进一步探讨和掌握毕业论文的写作规律和特点，需要对毕业论文进行分类。由于毕业论文本身的内容和性质不同，研究领域、对象、方法、表现方式不同，因此，毕业论文就有不同的分类方法。 按内容性质和研究方法的不同可以把毕业论文分为理论性论文、实验性论文、描述性论文和设计性论文。后三种论文主要是理工科大学生可以选择的论文形式，这里不作介绍。文科大学生一般写的是理论性论文。理论性论文具体又可分成两种：一种是以纯粹的抽象理论为研究对象，研究方法是严密的理论推导和数学运算，有的也涉及实验与观测，用以验证论点的正确性。另一种是以对客观事物和现象的调查、考察所得观测资料以及有关文献资料数据为研究对象，研究方法是对有关资料进行分析、综合、概括、抽象，通过归纳、演绎、类比，提出某种新的理论和新的见解。 按议论的性质不同可以把毕业论文分为立论文和驳论文。立论性的毕业论文是指从正面阐述论证自己的观点和主张。一篇论文侧重于以立论为主，就属于立论性论文。立论文要求论点鲜明，论据充分，论证严密，以理和事实服人。驳论性毕业论文是指通过反驳别人的论点来树立自己的论点和主张。如果毕业论文侧重于以驳论为主，批驳某些错误的观点、见解、理论，就属于驳论性毕业论文。驳论文除按立论文对论点、论据、论证的要求以外，还要求针锋相对，据理力争。 按研究问题的大小不同可以把毕业论文分为宏观论文和微观论文。凡届国家全局性、带有普遍性并对局部工作有一定指导意义的论文，称为宏观论文。它研究的面比较宽广，具有较大范围的影响。反之，研究局部性、具体问题的论文，是微观论文。它对具体工作有指导意义，影响的面窄一些。 另外还有一种综合型的分类方法，即把毕业论文分为专题型、论辩型、综述型和综合型四大类： 1．专题型论文。这是分析前人研究成果的基础上，以直接论述的形式发表见解，从正面提出某学科中某一学术问题的一种论文。如本书第十二章例文中的《浅析领导者突出工作重点的方法与艺术》一文，从正面论述了突出重点的工作方法的意义、方法和原则，它表明了作者对突出工作重点方法的肯定和理解。2．论辩型论文。这是针对他人在某学科中某一学术问题的见解，凭借充分的论据，着重揭露其不足或错误之处，通过论辩形式来发表见解的一种论文。3．综述型论文。这是在归纳、总结前人或今人对某学科中某一学术问题已有研究成果的基础上，加以介绍或评论，从而发表自己见解的一种论文。4．综合型论文。这是一种将综述型和论辩型两种形式有机结合起来写成的一种论文。如《关于中国民族关系史上的几个问题》一文既介绍了研究民族关系史的现状，又提出了几个值得研究的问题。因此，它是一篇综合型的论文。 写作步骤：毕业论文是高等教育自学考试本科专业应考者完成本科阶段学业的最后一个环节，它是应考者的 总结 性独立作业，目的在于总结学习专业的成果，培养综合运用所学知识解决实际 问题 的能力。从文体而言，它也是对某一专业领域的现实问题或 理论 问题进行 科学 研究 探索的具有一定意义的论说文。完成毕业论文的撰写可以分两个步骤，即选择课题和研究课题。 首先是选择课题。选题是论文撰写成败的关键。因为，选题是毕业论文撰写的第一步，它实际上就是确定“写什么”的问题，亦即确定科学研究的方向。如果“写什么”不明确，“怎么写”就无从谈起。 教育部自学考试办公室有关对毕业论文选题的途径和要求是“为鼓励理论与工作实践结合，应考者可结合本单位或本人从事的工作提出论文题目，报主考学校审查同意后确立。也可由主考学校公布论文题目，由应考者选择。毕业论文的总体要求应与普通全日制高等学校相一致，做到通过论文写作和答辩考核，检验应考者综合运用专业知识的能力”。但不管考生是自己任意选择课题，还是在主考院校公布的指定课题中选择课题，都要坚持选择有科学价值和现实意义的、切实可行的课题。选好课题是毕业论文成功的一半。 第一、要坚持选择有科学价值和现实意义的课题。科学研究的目的是为了更好地认识世界、改造世界，以推动社会的不断进步和发展 。因此，毕业论文的选题，必须紧密结合社会主义物质文明和精神文明建设的需要，以促进科学事业发展和解决现实存在问题作为出发点和落脚点。选题要符合科学研究的正确方向，要具有新颖性，有创新、有理论价值和现实的指导意义或推动作用，一项毫无意义的研究，即使花很大的精力，表达再完善，也将没有丝毫价值。具体地说，考生可从以下三个方面来选题。首先，要从现实的弊端中选题，学习了专业知识，不能仅停留在书本上和理论上，还要下一番功夫，理论联系实际，用已掌握的专业知识，去寻找和解决工作实践中急待解决的问题。其次，要从寻找科学研究的空白处和边缘领域中选题，科学研究。还有许多没有被开垦的处女地，还有许多缺陷和空白，这些都需要填补。应考者应有独特的眼光和超前的意识去思索，去发现，去研究。最后，要从寻找前人研究的不足处和错误处选题，在前人已提出来的研究课题中，许多虽已有初步的研究成果，但随着社会的不断发展，还有待于丰富、完整和发展，这种补充性或纠正性的研究课题，也是有科学价值和现实指导意义的。 第二、要根据自己的能力选择切实可行的课题。毕业论文的写作是一种创造性劳动，不但要有考生个人的见解和主张，同时还需要具备一定的客观条件。由于考生个人的主观、客观条件都是各不相同的，因此在选题时，还应结合自己的特长、兴趣及所具备的客观条件来选题。具体地说，考生可从以下三个方面来综合考虑。首先，要有充足的资料来源。“巧妇难为无米之炊”，在缺少资料的情况下，是很难写出高质量的论文的。选择一个具有丰富资料来源的课题，对课题深入研究与开展很有帮助。其次，要有浓厚的研究兴趣，选择自己感兴趣的课题，可以激发自己研究的热情，调动自己的主动性和积极性，能够以专心、细心、恒心和耐心的积极心态去完成。最后，要能结合发挥自己的业务专长，每个考生无论能力水平高低，工作岗位如何，都有自己的业务专长，选择那些能结合自己工作、发挥自己业务专长的课题，对顺利完成课题的研究大有益处。 致 谢 这次论文的完成，不止是我自己的努力，同时也有老师的指导，同学的帮助，以及那些无私奉献的前辈，正所谓你知道的越多的时候你才发现你知道的越少，通过这次论文，我想我成长了很多，不只是磨练了我的知识厚度，也使我更加确定了我今后的目标：为今后的计算机事业奋斗。在此我要感谢我的指导老师——***老师，感谢您的指导，才让我有了今天这篇论文，您不仅是我的论文导师，也是我人生的导师，谢谢您！我还要感谢我的同学，四年的相处，虽然我未必记得住每分每秒，但是我记得每一个有你们的精彩瞬间，我相信通过大学的历练，我们都已经长大，变成一个有担当，有能力的新时代青年，感谢你们的陪伴，感谢有你们，这篇论文也有你们的功劳，我想毕业不是我们的相处的结束，它是我们更好相处的开头，祝福你们！我也要感谢父母，这是他们给我的，所有的一切；感谢母校，尽管您不以我为荣，但我一直会以我是一名农大人为荣。 通过这次毕业设计，我学习了很多新知识，也对很多以前的东西有了更深的记忆与理解。漫漫求学路，过程很快乐。我要感谢信息与管理科学学院的老师，我从他们那里学到了许多珍贵的知识和做人处事的道理，以及科学严谨的学术态度，令我受益良多。同时还要感谢学院给了我一个可以认真学习，天天向上的学习环境和机会。 即将结束*大学习生活，我感谢****大学提供了一次在**大接受教育的机会，感谢院校老师的无私教导。感谢各位老师审阅我的论文。 � EMBED Visio.Drawing.11 \* MERGEFORMAT ��� � EMBED Visio.Drawing.11 \* MERGEFORMAT ��� I II _1234567953.unknown _1234568019.unknown _1234568051.unknown _1234568067.unknown _1234568075.unknown _1234568083.unknown _1234568087.unknown _1234568091.unknown _1234568093.unknown _1234568095.unknown _1234568097.unknown _1234568098.unknown _1234568096.unknown _1234568094.unknown _1234568092.unknown 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