【摘要】：輪轂電機(jī)驅(qū)動車輛已成為國內(nèi)外新能源汽車領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。輪轂電機(jī)驅(qū)動車輛各輪轉(zhuǎn)矩獨(dú)立可控、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快、控制精度高,有利于實(shí)現(xiàn)車輛的動力學(xué)控制,同時也對車輛的穩(wěn)定性控制技術(shù)提出了更高要求。本文研究輪轂電機(jī)全輪驅(qū)動車輛的高速轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性控制和低速轉(zhuǎn)向差動助力控制,主要工作如下:文中首先對車輛的穩(wěn)定性控制方法做了歸納,在輪轂電機(jī)驅(qū)動車輛轉(zhuǎn)向動力學(xué)分析的基礎(chǔ)上制定了轉(zhuǎn)向橫擺穩(wěn)定性控制策略。該控制策略分為上下層,其中上層控制包括駕駛員模型、驅(qū)動/制動模型、轉(zhuǎn)向橫擺力矩控制器、低速轉(zhuǎn)向助力控制器、滑動率控制器。下層控制是力矩分配控制器,將上層控制產(chǎn)生的力矩有效地分到各個車輪,維持車輛穩(wěn)定行駛。其次,根據(jù)上下層控制策略搭建各層控制器。車速高于20km/h時,在轉(zhuǎn)向控制中加入質(zhì)心側(cè)偏角的約束,基于PID算法設(shè)計(jì)了PID、模糊-PID、RBF-PID三種橫擺力矩控制器。在模糊-PID算法中根據(jù)PID參數(shù)調(diào)整規(guī)則制定Δk_p、Δk_I和Δk_D的模糊控制規(guī)則,增強(qiáng)系統(tǒng)自適應(yīng)性。在RBF-PID算法中利用RBF網(wǎng)絡(luò)對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行辨識,在控制系統(tǒng)中加入輸出對輸入的Jacobian參數(shù),提高系統(tǒng)的辨識能力、靈敏度;車速低于20km/h時以轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角及其變化率作為輸入變量,轉(zhuǎn)向輪力矩差值作為輸出變量搭建低速轉(zhuǎn)向助力控制器;車輛轉(zhuǎn)向過程中,采用PID+模糊算法切換控制的滑動率控制方法,當(dāng)滑動率較小時采用PID控制,較大時采用模糊控制,改善控制器魯棒性、精度;采用加權(quán)最小二乘法搭建車輪力矩的分配控制器。最后,利用Simulink與Carsim建立四輪轂電機(jī)驅(qū)動車輛聯(lián)合仿真平臺,并運(yùn)用仿真平臺和實(shí)車進(jìn)行了低附路、雙紐線、蛇形、雙移線等測試。結(jié)果表明,車輛的高速、低速轉(zhuǎn)向橫擺穩(wěn)定性被提高,且實(shí)現(xiàn)了低速轉(zhuǎn)向輕便性。本文提出的轉(zhuǎn)向橫擺穩(wěn)定性控制策略兼顧滑動率和低速轉(zhuǎn)向助力控制,能夠改善輪轂電機(jī)驅(qū)動車輛的轉(zhuǎn)向橫擺穩(wěn)定性,具有理論指導(dǎo)和實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值。
【圖文】：

近幾年來輪轂電機(jī)驅(qū)動車輛的驅(qū)動控制技術(shù)已經(jīng)逐漸得到了汽車技術(shù)研究者的關(guān)注，但是很多技術(shù)還尚未成熟，需要進(jìn)一步的開發(fā)和完善。論文以四輪轂電機(jī)驅(qū)動車輛的轉(zhuǎn)向橫擺穩(wěn)定性為研究內(nèi)容，通過對控制策略的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)對車輛轉(zhuǎn)向橫擺的控制，提高車輛的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性、輕便性，為輪轂電機(jī)驅(qū)動車輛的整車穩(wěn)定性控制技術(shù)的開發(fā)提供依據(jù)。1.2 輪轂電機(jī)驅(qū)動車輛動力系統(tǒng)目前，新能源汽車主要有集中式、分布式兩種驅(qū)動方式，其中分布式驅(qū)動又包括輪邊式驅(qū)動、輪轂式驅(qū)動，如圖 1-1[2]。集中式驅(qū)動主要沿用了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車輛的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，而分布式采用電動輪驅(qū)動的方式極大地簡化了動力傳遞鏈。輪邊式驅(qū)動的特征為將車橋、電機(jī)和減速器集為一體，而輪轂式驅(qū)動可將電機(jī)、減速器、制動器、控制器等部件都集中于輪輞內(nèi)。兩種驅(qū)動形式相比，輪轂式的集成化更高，結(jié)構(gòu)更為緊湊。在技術(shù)交流中也常將輪邊電機(jī)納入輪轂電機(jī)的范疇內(nèi)。由于受到技術(shù)和成本的限值，輪邊式和輪轂式的應(yīng)用較少。

表 1-2 傳統(tǒng)集中式與輪轂電機(jī)分布式驅(qū)動對比傳統(tǒng)集中式 輪轂電機(jī)分布式制造復(fù)雜，成本高，但相對成熟 模塊化制造，易擴(kuò)展，目前成本高機(jī)械傳動系統(tǒng)復(fù)雜，效率損失高 機(jī)械傳動系統(tǒng)簡單，動力傳遞效率高零部件較多，需要經(jīng)常維修檢查 驅(qū)動和能量回收效率高，運(yùn)行成本低機(jī)械系統(tǒng)慣量大，控制相應(yīng)延遲 電機(jī)響應(yīng)快，控制簡單，轉(zhuǎn)向靈活一體化程度低，電氣化發(fā)展緩慢 集成一體化程度高，易于實(shí)現(xiàn)電氣化輪轂電機(jī)驅(qū)動車輛動力輪主要由車輪、驅(qū)動電機(jī)、減速器、制動器以及系統(tǒng)等部分構(gòu)成。按照結(jié)構(gòu)形式劃分，主要可以分為外轉(zhuǎn)子和內(nèi)轉(zhuǎn)子兩種圖 1-2~1-3[3]。外轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī)通常不加裝減速器，車輪轉(zhuǎn)速與電機(jī)外轉(zhuǎn)子相同，轉(zhuǎn)速范圍通常在 1000~1500r/min 之間，該形式的驅(qū)動系統(tǒng)構(gòu)造較為、轉(zhuǎn)矩輸出大、工作可靠性高、調(diào)速區(qū)間寬、傳動效率高，但是電機(jī)的過力較差、輸出轉(zhuǎn)速低；內(nèi)轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī)通常加裝減速器，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速可達(dá)000r/min 以上，利用減速器可得到大轉(zhuǎn)矩輸出，但該形式的驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較雜、易產(chǎn)生噪聲。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U469.72

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本文編號：2684017