本文關(guān)鍵詞：分布式驅(qū)動電動車直接橫擺力矩控制研究

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【摘要】：近些年來,迫于能源和環(huán)保的雙重壓力,汽車的節(jié)能和環(huán)保性能逐步受到重視,電動汽車自然成為目前研究的焦點,而分布式驅(qū)動電動汽車由于其獨特的結(jié)構(gòu)特點和性能優(yōu)勢受到了各國研究學(xué)者的重視,同時近年發(fā)展起來的主動安全控制成為這一方向的研究熱點。分布式驅(qū)動電動車輛取消了內(nèi)燃機、動力傳動系統(tǒng),取而代之的是電池和內(nèi)嵌在車輪中的輪轂電機,使得其具備體積小、比功率大、傳動效率高等優(yōu)勢。同時實現(xiàn)了各個車輪驅(qū)/制動力獨立可控,使得分布式驅(qū)動電動車與傳統(tǒng)車的行駛過程中穩(wěn)定性控制必然有所不同,所以對分布式驅(qū)動電動車行駛過程中的穩(wěn)定性控制問題進(jìn)行研究很有必要。本文基于分布式驅(qū)動電動車的特點對其橫擺穩(wěn)定性控制問題進(jìn)行研究。針對目前整車仿真模型比較簡單的缺陷,選取基于參數(shù)化建模的Carsim仿真軟件搭建整車動力學(xué)仿真模型。通過驅(qū)動系統(tǒng)配置提供分布式驅(qū)動接口,同時由于Carsim不提供電機模型,因此在Matlab/Simulink中搭建了直流無刷電機模型,將Carsim模型和Simulink模型相結(jié)合,構(gòu)成能夠?qū)崿F(xiàn)分布式驅(qū)動電動車仿真研究的整車模型。針對實時車輛狀態(tài)反饋的要求,開發(fā)了基于擴展Kalman濾波的車輛狀態(tài)觀測器,對車輛的關(guān)鍵動力學(xué)參數(shù):縱向車速、橫擺角速度、質(zhì)心側(cè)偏角進(jìn)行實時估計。將建立的仿真模型在雙移線工況和蛇形工況下進(jìn)行仿真試驗。仿真結(jié)果表明,基于擴展Kalman濾波的車輛狀態(tài)觀測器能夠很好的跟蹤車輛狀態(tài),在變車速的工況下仍能取得比較好的觀測效果。從橫擺穩(wěn)定性控制的根源和體現(xiàn)入手,分析了輪胎對車輛穩(wěn)定性的影響,指出了橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角與車輛行駛穩(wěn)定性的關(guān)系。選擇車輛的橫擺角速度作為控制目標(biāo),采用前饋加反饋控制的方法實現(xiàn)橫擺角速度跟隨期望值,計算出需求的橫擺力矩。仿真結(jié)果表明,附加的橫擺力矩能夠?qū)崿F(xiàn)橫擺角速度的跟蹤,達(dá)到了車輛的穩(wěn)定性控制的目的。針對分布式驅(qū)動電動車執(zhí)行器的冗余控制問題,開發(fā)了直接橫擺力矩優(yōu)化分配算法。采用輪胎路面附著利用率綜合最小作為優(yōu)化目標(biāo),在多個邊界條件的約束下,同時考慮各輪權(quán)重系數(shù),實現(xiàn)橫擺力矩優(yōu)化分配算法的求解。仿真結(jié)果表明,采用路面附著利用率最小的優(yōu)化分配方法能夠提高車輛在極限工況下的行駛穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：Carsim 分布式驅(qū)動 擴展Kalman濾波 橫擺力矩控制 優(yōu)化分配
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U469.72
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-17
• 1.1 課題來源及研究目的和意義8-9
• 1.2 分布式驅(qū)動電動車概述9-11
• 1.3 直接橫擺力矩控制的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.3.1 國外直接橫擺力矩控制研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3.2 國內(nèi)橫擺穩(wěn)定性控制研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀簡析14-15
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容15-17
• 第2章 基于CARSIM的分布式驅(qū)動汽車動力學(xué)建模17-29
• 2.1 CARSIM軟件平臺17-19
• 2.1.1 Carsim概述17
• 2.1.2 Carsim組成17-18
• 2.1.3 Carsim求解器18-19
• 2.2 CARSIM車輛建模19-23
• 2.2.1 車體模型19-20
• 2.2.2 輪胎模型20-22
• 2.2.3 轉(zhuǎn)向系模型22-23
• 2.3 MATLAB/SIMULINK建模23-26
• 2.3.1 電機模型23-25
• 2.3.2 駕駛員模型25-26
• 2.4 CARSIM-SIMULINK聯(lián)合仿真26-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 基于EKF的車輛狀態(tài)參數(shù)估計29-40
• 3.1 狀態(tài)變量觀測器理論29-32
• 3.1.1 現(xiàn)有狀態(tài)變量觀測方法對比29-30
• 3.1.2 擴展Kalman濾波器理論和算法30-32
• 3.2 基于擴展KALMAN濾波算法的車輛狀態(tài)估計32-35
• 3.2.1 非線性三自由度車輛模型的建立32-33
• 3.2.2 擴展Kalman濾波算法的實現(xiàn)33-35
• 3.3 車輛估算算法仿真試驗驗證35-38
• 3.3.1 變車速的雙移線仿真試驗35-37
• 3.3.2 蛇形工況仿真試驗37-38
• 3.4 本章小結(jié)38-40
• 第4章 頂層控制器橫擺力矩計算40-51
• 4.1 車輛側(cè)向動力學(xué)穩(wěn)定性控制影響分析40-43
• 4.1.1 輪胎動力學(xué)特性與車輛側(cè)向穩(wěn)定性的關(guān)系40-41
• 4.1.2 質(zhì)心側(cè)偏角與車輛側(cè)向穩(wěn)定性的關(guān)系41-42
• 4.1.3 橫擺角速度和車輛側(cè)向穩(wěn)定性的關(guān)系42-43
• 4.2 頂層控制器DYC系統(tǒng)設(shè)計43-46
• 4.2.1 直接橫擺力矩計算43-46
• 4.2.2 橫擺力矩平均分配46
• 4.3 橫擺力矩控制的仿真驗證和仿真結(jié)果分析46-49
• 4.3.1 穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)仿真試驗47-48
• 4.3.2 低附著系數(shù)路面雙移線仿真試驗48-49
• 4.4 本章小結(jié)49-51
• 第5章 底層控制器轉(zhuǎn)矩優(yōu)化分配研究51-59
• 5.1 轉(zhuǎn)矩分配方案簡析51
• 5.2 轉(zhuǎn)矩優(yōu)化分配算法提出51-56
• 5.2.1 全輪轉(zhuǎn)矩優(yōu)化分配目標(biāo)52-53
• 5.2.2 全輪轉(zhuǎn)矩控制優(yōu)化分配約束邊界53-54
• 5.2.3 全輪轉(zhuǎn)矩控制優(yōu)化分配算法的求解54-55
• 5.2.4 軸載比例分配55
• 5.2.5 權(quán)重系數(shù)取值的調(diào)整55-56
• 5.3 全輪轉(zhuǎn)矩優(yōu)化分配控制算法仿真驗證56-58
• 5.4 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論59-60
• 參考文獻(xiàn)60-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果65-67
• 致謝67

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本文編號：1031308