本文關(guān)鍵詞：四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制研究

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【摘要】：隨著石油資源的迅速遞減與大氣污染的加劇,高效率、零排放的電動(dòng)汽車在最近幾年成為了國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。本文以本校車輛實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的微型輪轂電機(jī)四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車為研究對象,根據(jù)四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的輪轂電機(jī)能獨(dú)立控制的特點(diǎn),提出一種新型的適應(yīng)于電動(dòng)輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的助力方式,主要的工作內(nèi)容有以下幾個(gè)方面：(1)基于Matlab/Simulink平臺(tái)建立四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的整車動(dòng)力學(xué)模型,包括三自由度、五自由度的車身模型、輪轂電機(jī)模型、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型、輪胎模型。在前輪轉(zhuǎn)角輸入下,對兩種車身動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行開環(huán)仿真對比,分析車輛的側(cè)傾運(yùn)動(dòng)和俯仰運(yùn)動(dòng)對車輛仿真結(jié)果的影響。(2)依據(jù)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的助力特性建立差動(dòng)轉(zhuǎn)向助力曲線,深入研究基于轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和車速的差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的直接控制策略以及方向盤回正時(shí)的差動(dòng)控制策略,由于轉(zhuǎn)向輪的差動(dòng)會(huì)造成車輛在轉(zhuǎn)向時(shí)的橫擺角速度值增大,使車輛的穩(wěn)定性降低。本文在前輪差動(dòng)的基礎(chǔ)上利用模糊PID控制理論,建立了基于最佳橫擺角速度的后輪差動(dòng)補(bǔ)償控制策略。(3)利用Carsim軟件對所建立的整車模型進(jìn)行驗(yàn)證,在模型足夠精確的條件下,基于PI控制器對車速進(jìn)行控制,在勻速工況下,針對不同的車速對差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的有效性和車輛的穩(wěn)定性進(jìn)行仿真,仿真結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠在有效減輕轉(zhuǎn)向手力的同時(shí),使車輛的橫擺角速度穩(wěn)定在最優(yōu)值附近。(4)針對汽車轉(zhuǎn)向不足的特性,在路徑規(guī)劃的基礎(chǔ)上,基于滑模控制理論對電動(dòng)汽車的后輪進(jìn)行差動(dòng)控制以輔助轉(zhuǎn)向,并在極限工況下,即方向盤轉(zhuǎn)角為零的情況下進(jìn)行仿真,驗(yàn)證該控制的可行性,以進(jìn)一步增強(qiáng)所設(shè)計(jì)的差動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的有效性。
【關(guān)鍵詞】：電動(dòng)汽車 輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng) 差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向 扭矩特性 模糊PID 滑模變結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U469.72
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-18
• 1.1 課題研究背景與意義9-10
• 1.2 電動(dòng)汽車的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向技術(shù)發(fā)展概況11-15
• 1.3.1 輪轂電機(jī)四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向原理11-12
• 1.3.2 差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向與現(xiàn)有助力轉(zhuǎn)向技術(shù)的比較12-15
• 1.3.3 差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向與直接橫擺力矩控制(DYC)的區(qū)別15
• 1.3.4 差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)勢15
• 1.4 差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容16-18
• 第二章 四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車動(dòng)力學(xué)建模與分析18-28
• 引言18
• 2.1 車輛動(dòng)力學(xué)模型的建立18-26
• 2.1.1 車輛動(dòng)力學(xué)模型的建立18-22
• 2.1.2 輪轂電機(jī)模型的建立22-23
• 2.1.3 輪胎模型的建立23-26
• 2.2 車輛Simulink開環(huán)仿真26-27
• 2.2.1 車輛系統(tǒng)Simulink開環(huán)仿真分析26-27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 第三章 差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的原理及動(dòng)力學(xué)特性分析28-41
• 引言28
• 3.1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型的建立28-29
• 3.2 輪胎繞主銷的回正力矩29-30
• 3.3 轉(zhuǎn)向器在轉(zhuǎn)向主銷處的摩擦力矩30
• 3.4 轉(zhuǎn)向或回正過程的判定30-31
• 3.5 差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向動(dòng)力學(xué)特性分析31-34
• 3.5.1 理想方向盤手力曲線的設(shè)計(jì)要求31
• 3.5.2 差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向助力曲線的確定31-32
• 3.5.3 直線型助力曲線參數(shù)的確定32
• 3.5.4 零車速時(shí)的助力特性曲線增益系數(shù)K_0的確定32-34
• 3.5.5 差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制器的設(shè)計(jì)34
• 3.6 直接橫擺力矩控制對差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的補(bǔ)償控制34-38
• 3.6.1 理想橫擺角速度34-35
• 3.6.2 控制器的設(shè)計(jì)35-36
• 3.6.3 模糊控制器的特點(diǎn)36-37
• 3.6.4 基于最佳橫擺角速度的后輪差動(dòng)控制37-38
• 3.7 滑移率的控制38-40
• 3.7.1 車輪的滑移率38
• 3.7.2 最優(yōu)滑移率38-39
• 3.7.3 最佳滑移率的控制39-40
• 3.8 本章小結(jié)40-41
• 第四章 差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的仿真與驗(yàn)證41-53
• 引言41-42
• 4.1 車輛動(dòng)力學(xué)模型的驗(yàn)證42-45
• 4.1.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)模型聯(lián)合仿真驗(yàn)證42-44
• 4.1.2 輪胎模型的驗(yàn)證44-45
• 4.2 車輛行駛PI控制45-47
• 4.3 仿真參數(shù)47-48
• 4.4 轉(zhuǎn)向輕便性仿真分析48-52
• 4.4.1 電動(dòng)汽車以30km/h勻速行駛時(shí)48-49
• 4.4.2 電動(dòng)汽車以50km/h勻速行駛時(shí)49-50
• 4.4.3 方向盤轉(zhuǎn)角正弦輸入工況50-52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 第五章 基于后輪差動(dòng)的主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制53-62
• 引言53-54
• 5.1 鏈?zhǔn)较到y(tǒng)的路徑規(guī)劃54
• 5.2 期望橫擺角速度的設(shè)計(jì)54-55
• 5.3 控制器的設(shè)計(jì)55-58
• 5.3.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制簡介55
• 5.3.2 滑動(dòng)模態(tài)及數(shù)學(xué)表達(dá)式55-56
• 5.3.3 車輛二自由度模型的建立56-57
• 5.3.4 滑�？刂破鲾�(shù)學(xué)模型的建立57-58
• 5.4 基于后輪差動(dòng)的主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制的仿真與驗(yàn)證58-61
• 5.4.1 換道工況58-59
• 5.4.2 高速公路匝道工況59-61
• 5.5 本章小結(jié)61-62
• 第六章 總結(jié)與展望62-63
• 6.1 全文總結(jié)62
• 6.2 展望62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 作者簡介68

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