【摘要】：為應(yīng)對能源危機與環(huán)境污染的雙重挑戰(zhàn),保持人類的可持續(xù)發(fā)展,電動汽車已成為全球汽車工業(yè)研究的熱點。其中,四輪獨立驅(qū)動(4WID)電動汽車由于其諸多潛力與優(yōu)勢被視為未來汽車的發(fā)展方向。其驅(qū)動結(jié)構(gòu)變革帶來控制自由度的提高,使得4WID電動汽車在主動安全控制系統(tǒng)方面極具潛力。然而,主動安全控制系統(tǒng)準(zhǔn)確實施的前提是車輛當(dāng)前狀態(tài)的準(zhǔn)確獲取,但直接測量某些車輛狀態(tài)信息的車載傳感器價格極其昂貴,且信號受環(huán)境的影響較大。因此,如何根據(jù)低成本車載傳感器實時準(zhǔn)確地估計這些不易測量的狀態(tài)是4WID電動汽車穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的關(guān)鍵問題。本文采用多種狀態(tài)觀測理論與方法,實現(xiàn)對4WID電動車輛重要狀態(tài)信息的集成觀測。主要研究工作如下:1、介紹了4WID電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀和技術(shù)特點,汽車狀態(tài)觀測的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和意義。然后推導(dǎo)了4WID電動汽車整車數(shù)學(xué)模型,分析輪胎模型與車身動力學(xué)之間的連接關(guān)系,建立基于“魔術(shù)輪胎”的七自由度(7DOF)整車仿真模型。采用Car Sim車身動力學(xué)仿真軟件驗證整車仿真模型的正確性,為集成狀態(tài)觀測奠定基礎(chǔ)。2、針對4WID電動汽車輪轂電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩易于獲取的特點設(shè)計輪胎縱向力觀測器;采用低成本的車載傳感器,構(gòu)建基于隨機卡爾曼濾波(RKF)算法的輪胎側(cè)向力觀測器和基于卡爾曼濾波(KF)算法的縱向速度觀測器;繼而利用輪胎力和縱向速度的觀測值,構(gòu)建基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)左逆(NNLI)的質(zhì)心側(cè)偏角觀測器,實現(xiàn)了車身狀態(tài)參數(shù)集成觀測器的構(gòu)建,并在不同工況下進(jìn)行了聯(lián)合仿真研究。3、搭建了4WID電動汽車的軟硬件試驗平臺,基于半實物仿真系統(tǒng)DS1103對輪胎側(cè)向力觀測器和縱向速度觀測器進(jìn)行了實驗驗證。仿真和實驗結(jié)果表明:線性或非線性工況下的集成觀測器都具有較好的觀測效果。
[Abstract]:In order to meet the dual challenges of energy crisis and environmental pollution and maintain the sustainable development of human beings, electric vehicles have become a hot spot in the global automotive industry. Among them, four wheel independent drive (4WID) electric vehicle is regarded as the future development direction of automobile because of its many potentialities and advantages. The change of driving structure leads to the improvement of control degree of freedom, which makes 4WID electric vehicle have great potential in active safety control system. However, the premise of accurate implementation of active safety control system is the accurate acquisition of the current state of the vehicle, but the price of the vehicle sensor which directly measures some vehicle state information is extremely expensive, and the signal is greatly affected by the environment. Therefore, how to estimate these unmeasurable states accurately and in real time based on low-cost on-board sensors is the key problem in the stability control system of 4WID electric vehicles. In this paper, a variety of state observation theories and methods are used to realize the integrated observation of the important state information of 4WID electric vehicles. The main research work is as follows: 1. This paper introduces the development and technical characteristics of 4WID electric vehicle, and the research status and significance of vehicle state observation at home and abroad. Then, the mathematical model of 4WID electric vehicle is derived, the connection between tire model and body dynamics is analyzed, and the simulation model of 7DOF vehicle based on "Magic Tire" is established. The Car Sim vehicle dynamics simulation software is used to verify the correctness of the vehicle simulation model, which lays a foundation for the integrated state observation. Aiming at the characteristics of the speed and torque of the hub motor of 4WID electric vehicle, a tire longitudinal force observer is designed. The tire lateral force observer based on stochastic Kalman filter (RKF) algorithm and the longitudinal velocity observer based on Kalman filter (KF) algorithm are constructed by using low cost vehicle sensor. Based on the neural network left inverse (NNLI), the centroid side angle observer is constructed, and the integrated observer of body state parameters is constructed. The joint simulation research. 3. The software and hardware test platform of 4WID electric vehicle are built. The tire lateral force observer and longitudinal velocity observer are verified based on the hardware-in-the-loop simulation system DS1103. The simulation and experimental results show that the integrated observer under linear or nonlinear conditions has a good observation effect.
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U469.72

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本文編號：2231548