【摘要】：從汽車動(dòng)力學(xué)的角度,汽車操縱穩(wěn)定性是決定其安全行駛的主要使用性能。分布式電驅(qū)動(dòng)汽車響應(yīng)快速且具有更多可控自由度,通過四個(gè)車輪的轉(zhuǎn)矩分配可控制車輛轉(zhuǎn)向特性,這為改善汽車操縱穩(wěn)定性提供了重要機(jī)遇。但同時(shí)也存在一些問題:四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)帶來執(zhí)行器冗余,需要對(duì)四輪電機(jī)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行協(xié)調(diào);輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速的快速變化會(huì)激發(fā)輪胎瞬態(tài)特性,引起車輛動(dòng)力學(xué)響應(yīng)滯后,影響車輛操縱穩(wěn)定性。為此,本文旨在提出一種針對(duì)分布式電驅(qū)動(dòng)汽車、考慮輪胎瞬態(tài)特性的模型預(yù)測轉(zhuǎn)矩分配控制方法,在保持汽車安全行駛的同時(shí)提高其瞬態(tài)響應(yīng)品質(zhì),以提升汽車的操縱穩(wěn)定性。其中,模型預(yù)測控制(簡稱MPC)采用集中式結(jié)構(gòu),主要包括:考慮輪胎瞬態(tài)特性的控制期望滾動(dòng)計(jì)算,考慮輪胎瞬態(tài)特性的車輛狀態(tài)滾動(dòng)預(yù)測及四輪轉(zhuǎn)矩動(dòng)態(tài)優(yōu)化,和基于車輛穩(wěn)定性預(yù)判及增益規(guī)劃的控制器模式切換。在操縱性方面,通過設(shè)計(jì)控制器來彌補(bǔ)輪胎瞬態(tài)特性引起的車輛響應(yīng)滯后。在穩(wěn)定性方面,探索不同行駛工況下的車輛失穩(wěn)邊界,將處于失穩(wěn)邊界的車輛及時(shí)控制回穩(wěn)定狀態(tài)。本文主要研究內(nèi)容安排與結(jié)論如下:(1)電動(dòng)車整車動(dòng)力學(xué)建模:建立十四自由度車輛動(dòng)力學(xué)模型;推導(dǎo)UniTire瞬態(tài)輪胎模型;提出考慮四輪側(cè)偏、縱滑瞬態(tài)特性的二自由度車輛模型,并進(jìn)行頻域和時(shí)域分析。結(jié)果表明,輪胎側(cè)向力滯后會(huì)引起車輛瞬態(tài)響應(yīng)滯后和超調(diào),在復(fù)合工況下同時(shí)考慮縱向力滯后,會(huì)增大車輛響應(yīng)滯后但減小超調(diào);行駛工況越偏常規(guī)時(shí)輪胎力滯后時(shí)間較長,車輛瞬態(tài)響應(yīng)越明顯。(2)車輛穩(wěn)定性分析與預(yù)判:通過質(zhì)心側(cè)偏角相平面及其上特征點(diǎn)分析車輛穩(wěn)定性,并進(jìn)行穩(wěn)定區(qū)域劃分;揭示穩(wěn)定區(qū)域邊界隨車輛行駛狀態(tài)的變化規(guī)律,擬合得到一種車輛穩(wěn)定邊界方程可用于穩(wěn)定性預(yù)判。結(jié)果表明,該邊界方程計(jì)算方便,可準(zhǔn)確表達(dá)在車速為0~40m/s、路面摩擦系數(shù)為0~1及前輪轉(zhuǎn)角為0~10deg范圍內(nèi)的邊界位置,具有一定的實(shí)用性。(3)考慮輪胎力滯后的模型預(yù)測轉(zhuǎn)矩分配控制:MPC控制器通過兩部分補(bǔ)償車輛響應(yīng)滯后:1)實(shí)時(shí)反饋工作點(diǎn)的輪胎割線剛度,滾動(dòng)計(jì)算預(yù)測時(shí)域內(nèi)的期望車輛響應(yīng);2)在預(yù)測模型(即控制器內(nèi)模型)中,對(duì)復(fù)合工況下輪胎力瞬態(tài)特性進(jìn)行描述,使其更準(zhǔn)確地預(yù)測車輛未來動(dòng)態(tài)。通過變換預(yù)測模型的建模形式,得到面向車輛操縱性與穩(wěn)定性的MPC控制器,利用車輛穩(wěn)定性預(yù)判實(shí)現(xiàn)操縱性與穩(wěn)定性的協(xié)調(diào)。(4)轉(zhuǎn)矩分配控制仿真驗(yàn)證:基于Simulink平臺(tái)進(jìn)行仿真驗(yàn)證,結(jié)果表明,1)MPC控制器可改善車輛瞬態(tài)響應(yīng)。二、通過協(xié)調(diào)操縱性與穩(wěn)定性MPC控制器,可保持較好的車輛轉(zhuǎn)向特性和較小的控制調(diào)節(jié)量。因此可實(shí)現(xiàn)較好的操穩(wěn)目標(biāo)跟蹤效果、較好的車輛行駛軌跡和較低的能量消耗。
【圖文】：

(a) 干燥路面 (b) 冰雪路面圖 1.3 正弦轉(zhuǎn)向工況下車輛系統(tǒng)相圖[69]上述 Abe 的方法方便求解，，但無法保證對(duì)每個(gè)車輪負(fù)荷率優(yōu)化的均勻性。之后Nishihara 和 Hori[17][18]采用最大負(fù)荷率函數(shù)（1~4maxiiJ ）最小化的方法，控制各輪

純時(shí)滯及一階滯后[47]
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U469.72

【參考文獻(xiàn)】

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2 丁海濤;郭孔輝;陳虹;;汽車穩(wěn)定性控制中橫擺力矩決策的LQR方法[J];吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2010年03期

3 王德平,郭孔輝,宗長富;車輛動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性控制的理論研究[J];汽車工程;2000年01期

4 王德平,郭孔輝,宗長富;車輛動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性控制的仿真研究[J];汽車技術(shù);1999年02期

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2 許男;復(fù)合工況下輪胎穩(wěn)態(tài)模型研究[D];吉林大學(xué);2012年

3 張緩緩;采用電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制研究[D];吉林大學(xué);2009年

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本文編號(hào)：2660783