面对环境危机和能源短缺的双重压力,具有能耗低、污染小等突出优点的电动汽车已成为汽车工业发展的重要方向。电动汽车是典型的有限能量供电的载人工具,其行驶工况复杂多变、随机性强,且其驱动电机自身即是一类复杂的非线性、多变量、强耦合、参数时变系统。因此,研究先进的电驱动系统控制理论方法是提高电动汽车整车性能的关键。永磁同步电机(PMSM:Permanent Magnet Synchronous Motor)因具有效率高,功率密度大,可靠性高等特点,成为电动汽车用驱动电机的主要发展趋势。本文基于预测控制系统理论,综合运用扰动观测器、滑模控制、谐振调节器等现代控制方法,深入研究了电驱动用永磁同步电机的高性能转速和电流控制策略以及谐波抑制等关键技术。本文内容概括如下:本文首先介绍了电动汽车发展现状及关键技术,讨论了电动汽车电驱动用永磁同步电机控制系统存在的问题,综述了永磁同步电机的现代控制策略、谐波抑制方法等问题的研究现状和发展动态,并指出本文的主要研究内容及章节安排。然后,为实现电动汽车用永磁同步电机的转速快响应和强鲁棒性,提出了基于广义预测控制和扰动补偿的永磁同步电机转速跟踪控制方法。首先基于连续时间非线性系统的广义预测控制方法,通过泰勒级数展开,优化成本函数等设计了速度跟踪控制器;然后针对外部扰动引起的电机转速控制性能下降问题,分别设计了扩展状态观测器和高阶滑模控制器,实现了对扰动量的补偿,提高了鲁棒性;仿真和实验结果表明:所提出的方法与传统控制方法相比,转速响应动态性能更好,在负载变化时,鲁棒性更强。其次,针对永磁同步电机的电流控制问题,设计了基于广义预测控制和滑模扰动补偿的复合电流控制器。首先根据永磁同步电机在同步旋转坐标系的电磁模型,采用广义预测控制方法,设计了电流预测控制器,但设计的控制器未考虑电机参数变化和模型不确定性等的影响;为此,根据滑模控制鲁棒性强的特点,设计了电流补偿控制器,提高了电流控制的鲁棒性;最后完成了仿真和实验验证。该方法结合了广义预测控制动态性能好和滑模控制鲁棒性强的优点,设计的控制器能有效的消除参数变化和模型不确定性对电流控制的影响,实现快速的电流跟踪控制。为改进永磁同步电机转速控制系统的动态性和鲁棒性,同时降低控制器参数调整难度,分别基于自适应反步控制方法和基于非线性扰动观测器的广义预测控制方法,研究了两种PMSM转速-电流单环控制方法。首先,采用最大转矩电流控制,在反步控制基础上,通过估计电机的负载转矩和定子电阻等参数,设计了自适应反步控制器,仿真结果证明该方法具有良好的动态响应和抗负载扰动能力;然后,基于输出具有不同相对阶的广义预测控制方法设计了PMSM单环预测控制器,并针对电机参数变化、负载扰动等非匹配扰动,设计了非线性扰动观测器估计系统所有扰动,用于前馈补偿控制,仿真和实验结果表明,该方法具有良好的转速和电流控制性能,对电机负载和参数变化等都具有较强的抗扰动性,而且控制器只需简单调节预测时域和观测器增益。两种方法对比表明:基于广义预测控制和非线性扰动观测器方法设计的电机单环控制器对系统参数变化具有更强的鲁棒性,而且控制器参数更容易调节,实用性强,为工程实现提供了有效途径。最后,为了提高永磁同步电机电流控制的稳态精度,提出了一种基于模型预测控制和谐振调节器的永磁同步电机电流控制方法。首先,基于状态空间方程的离散时间模型预测控制方法,设计了永磁同步电机预测电流控制器,实现了电流的跟踪控制和对参数变化的鲁棒性;但模型预测控制方法仍不能消除系统中的周期性扰动,进而针对实际系统中因电流测量误差产生的电流谐波,设计了谐振调节器,有效的抑制了电流谐波,提高了电流控制精度。最后通过实验证明了该方法的有效性。本文的研究对电机控制技术发展做了理论探讨和技术实践,进而对提高电动汽车性能,实现电动汽车更快更好的发展具有一定的现实意义。