直驅式車輪馬達分析與無感測滑動控制器設計(I)

Abstract

傳統的電動車輛系統中，以高速馬達為動力源，其動力傳動採用減速機構，最後 輸出至輪軸，此種設計，雖可利用目前在技術上已經相當成熟的伺服馬達，但是卻因 傳動系統的能量損失，大大降低了整體系統的效率。本計畫乃改採直驅式車輪馬達， 因其具有低轉速、高扭力之特性，且不需要額外之減速機構，可大幅提升動力系統的 效率。此外，本計畫還利用有限元素分析與解析的導磁模型，建構直驅式車輪馬達 的動態模式，並以此模式設計相對應之驅動方式，改善整體電機系統的性能，計畫 中更利用滑動控制理論的穩健特性，藉以抑制外來雜訊的干擾，研發低轉速應用時 的控制器，更重要的，此控制器是結合運用滑動觀測器之無感測技術來達成。 本計畫在硬體方面，利用主持人現有之動力計平台，進一步發展PC-based 的量測 平台，在與MatlabR/SimulinkR結合下，利用其強大的數學運算工具，分析量測所 得之數據。此外，本計畫所發展的無感測技術，在MatlabR/SimulinkR所建構之軟 體平台上，也可經由相關的Toolbox，例如Real-Time Workshop、Real-Time Windows Target 等等，完成PC-based 的控制器設計，並且透過xPC 的模擬，驗證控制器的 可行性，實現無感測滑動控制理論。最後，將控制策略有系統地轉成VHDL，下載 至高速FPGA 版中，實現單晶片控制的目的。