The observer of traction electromagnetic torque at the shaft of a traction electric motor

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: Currently, the requirements to energy efficiency of transport vehicles are more and more tightened due to service cost reduction. Energy efficiency is the most relevant for them as it directly influences on the key feature — maximum mileage. Therefore it is necessary to control electric motors in a way to ensure maximal surface grip coefficient excluding propulsors’ slipping, as well as to establish operation modes of motors and switching between the modes to the one having the maximal efficiency. In this case, for effective control, it is necessary to define electromagnetic torque at the shaft of an electric motor and resistance torque at wheels rapidly for generating corresponding control and correcting exposures.

AIMS: Development of the theoretical basis and the law of estimation the electromagnetic torque at the shaft of a traction electric motor of transport vehicles for the sake of efficient control of traction electric drive and its diagnostics.

METHODS: Simulation of the observer of the electromagnetic torque at the shaft of a traction electric motor was carried out in the MATLAB/Simulink software package.

RESULTS: The article provides with theoretical basis of formatting the law of optimal estimation of the electromagnetic torque at the shaft of a traction electric motor of transport vehicles for the sake of efficient control of traction electric drive, its diagnostics, as well as the results of simulation the law of estimation of the electromagnetic torque at the shaft of a traction electric motor obtained in the MATLAB/Simulink.

CONCLUSIONS: Practical value of the study lies in ability of using the proposed observer for development of control system and diagnostics of transport vehicles.

About the authors

Alexander V. Klimov

KAMAZ Innovation Center; Moscow Polytechnic University

Author for correspondence.
Email: klimmanen@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5351-3622
SPIN-code: 7637-3104
Scopus Author ID: 57218166154

Cand. Sci. (Tech.), Head of the Electric Vehicles Service, Associate Professor at the Prospective Engineering School of Electric Transport

Russian Federation, 38 Bolshaya Semenovskaya street, 107023 Moscow; Moscow

References

  1. Andryushchenko VA. Theory of automatic control systems: Textbook. Leningrad: Izd-vo Leningradskogo universiteta; 1990. (in Russ).
  2. Aliev FA, Larin VB, Naumenko KI, et al. Optimization of linear time-invariant control systems. Kyiv: Naukova dumka, 1978. (in Russ).
  3. Ivanov VA, Faldin FV. Theory of optimal automatic control systems. Moscow: Nauka; 1981. (in Russ).
  4. Keller A, Sergeevsky YuN. Direct measurement of torque in an electric drive. In: Proceedings of the VIII International (XIX All-Russian) Conference on Automated Electric Drive AEP-2014. Saransk, October 07–09, 2014. Saransk; 2014:58–62. (in Russ).
  5. Smolin V, Topolskaya I, Gladyshev S. Energy Method for Torque Control of a Synchronous Traction Motor. SAE Technical papers. 2018:2018-01-0766. doi: 10.4271/2018-01-0766
  6. Smolin VI, Topolskaya IG, Volovich GI. The energy method for monitoring the instantaneous state and the information of a synchronous motor control variables. In: 2016 2nd International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). Chelyabinsk: IEEE; 2016. doi: 10.1109/ICIEAM.2016.7911509
  7. Shulga RN. On the issue of determining the electromagnetic torque on the shaft of a traction asynchronous motor. Elektrooborudovanie: ekspluatatsiya i remont. 2022;7. (in Russ).
  8. Anuchin AS. Electric drive control systems: a textbook for universities. Moscow: Izd dom MEI; 2013. (in Russ).
  9. Gorelov VV, Zhileikin MM, Lovtsov AN, et al. Control law with the function of active safety systems for electromechanical transmissions of multi-axle wheeled vehicles. Izvestiya VUZov. Mashinostroenie. 2013;9:56–66. (in Russ).
  10. Afanasyev BA, Belousov BN, Zheglov LF, et al. Design of all-wheel drive wheeled vehicles: Textbook for universities; In 3 volumes. Moscow: MGTU im NE Baumana; 2008;3. (in Russ).
  11. Litvinov AS, Farobin YaE. Car: Theory of performance properties: a textbook for universities. Moscow: Mashinostroenie; 1989. (in Russ).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Vector diagram of an electric motor: α, β ― fixed Cartesian reference frame; d, q ― rotating reference frame; Is ― vector of stator’s current; Rs ― stator’s active resistance; Us ― vector of stator’s voltage; ω ― rotation velocity of field; Ψf ― flux linkage generated by a permanent magnet; E ― vector of electromagnetic induction; Isq, Isd ― components of vector of stator’s current at axes d, q respectively; Lsq, Lsd ― components of vector of stator’s inductance at axes d, q respectively; φ ― angle between the axis q and the vector Is; j ― an imaginary unit.

Download (61KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Main view of the vehicle (a) and drive train layout (b).

Download (115KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. A simulation model of the vehicle motion in the MATLAB/Simulink.

Download (184KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Implementation of the observer of electromagnetic torque in MATLAB/Simulink.

Download (66KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Time-domain change of instant electromagnetic torque Mt(t) for a permanent magnet synchronous motor: 1 ― the simulated value of electric torque; 2 ― estimation of electric torque.

Download (107KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».