Forbedringer av en motorkontroller i en Formula Student racerbil

Abstract

Denne oppgaven ser på forbedringer av motorstyringsalgoritmen som brukes i vekselretteren til Revolve NTNU's Formula Student racerbil. Et litteraturstudie på mulige forbedringer ble gjort, og det ble foreslått et forbedret design. Forbedringene er gjort med henhold til struktur og kjøretid, som ble oppnådd ved å bruke en kodegenerert motorkontroller laget i Simulink i kodebasen til vekselretteren. Etter resultater fra litteraturstudiet ble det også laget en implementasjon av denne motorkontrolleren med en d-strøm mot momentreferanse oppslagstabell i Simulink. Dette skiftet ut de tidligere tilnærmingene til d-strømmen, som før var beregnet fra et referansemoment gjort med flere iterasjoner av Newtons metode.

Implementasjonen av forbedringene på motorkontrollerne ble gjennomført, men valideringen av dem ble ikke utført på grunn av mangel på utstyr og tid.

Det ble også gjort forbedringer på kalibreringsprosedyren til enkoderne på bilen. En prosedyre ble implementert som automatisk fant statorforskyvningsvinkelen. Dette ble validert til å ha en betydelig forbedring sammenlignet med den forrige metoden som finner offset manuelt. Tiden det tok å fullføre kalibreringen på én enkoder på én motor ble redusert fra 10 timer til 15 minutter. Denne forbedringen vil være til nytte for enkoderkalibreringsprosessen i framtidige år i Revolve NTNU.

This report covers the research done on the improvements of the motor control algorithm used in the DC-AC inverter of Revolve NTNU's Formula Student racing car. A literature review of the improvements on motor control is done, and new designs and implementations of the improvements are proposed. This includes structural improvements and improvements in runtime by using a code-generated motor controller made in a Simulink model in the inverter. Further, after the literature review, an implementation of this motor controller with a d-current and torque reference Look-Up Table (LUT) was made in Simulink. This switched out the previous approximations of the d-current calculated from a reference torque, which was done with numerous iterations of the Newton-Raphson method.

Validation of the implemented motor controller improvements was not done due to lack of equipment and time.

In addition, improvements were successfully made to the calibration procedure of the motor encoders used on the car. A procedure was implemented that automatically found the stator offset angle. This was validated to have a significant improvement compared to the previous method of manually finding the offset. The improvement led to a reduction in time for the calibration procedure, from up to 10 hours to only 15 minutes needed to finish calibrating one encoder for one motor. This improved procedure will benefit the encoder calibration process for the following years in Revolve NTNU.