【摘要】：隨著傳統(tǒng)汽車普及帶來越來越嚴(yán)重的環(huán)境污染問題,電動(dòng)汽車越來越受到人們的關(guān)注。隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展,線控技術(shù)在汽車上將得到普遍應(yīng)用。然而,盡管電動(dòng)汽車的線控技術(shù)得到了很大的發(fā)展,但是其主動(dòng)安全性、可靠性等仍是人們關(guān)注和研究的重點(diǎn)。論文主要針對線控四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)左前輪失效問題進(jìn)行了研究,主要工作包括以下幾個(gè)部分:(1)基于CarSim和Simulink軟件平臺,在一定的假設(shè)和簡化前提下,分別建立線控四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車各子模塊,并利用CarSim和Simulink軟件將這些子系統(tǒng)集成為線控獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車整車動(dòng)力學(xué)模型。(2)在最優(yōu)預(yù)瞄側(cè)向加速度駕駛員模型的基礎(chǔ)上,將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)的PID算法結(jié)合,建立了非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID駕駛員模型,并與整車動(dòng)力學(xué)模型集成為線控獨(dú)立驅(qū)電動(dòng)汽車的“人-車”閉環(huán)仿真模型。(3)提出了質(zhì)心側(cè)偏角估測方法。針對質(zhì)心側(cè)偏角不易直接測量的特點(diǎn),在考慮質(zhì)心側(cè)偏角、橫擺角速度和前輪轉(zhuǎn)角的前提下,建立了非線性二自由度汽車動(dòng)力學(xué)模型,同時(shí),提出基于遞歸最小二乘法(RLS),以側(cè)向速度作為中間估測量的質(zhì)心側(cè)偏角估計(jì)算法,進(jìn)一步在RLS基礎(chǔ)上引入基于相軌跡的加權(quán)系數(shù)自適應(yīng)調(diào)整規(guī)則,建立了自適應(yīng)質(zhì)心側(cè)偏角估測器,并分別在開環(huán)和閉環(huán)工況下,對估測算法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證分析。相應(yīng)的仿真結(jié)果表明,本文建立的質(zhì)心側(cè)偏角估測方法具有良好的估測精度。(4)針對本文研究的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)左前輪失效問題,提出了基于過驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制分配的容錯(cuò)控制策略,整個(gè)控制系統(tǒng)采用分層式集成控制架構(gòu),分別由上層運(yùn)動(dòng)控制器、下層控制分配器構(gòu)成。上層運(yùn)動(dòng)控制器設(shè)計(jì)了相應(yīng)的滑�？刂破�,根據(jù)車輛期望的橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角為控制目標(biāo),得到車輛在此行駛狀態(tài)下期望得到的橫擺力矩補(bǔ)償;下層控制分配器針對控制的優(yōu)化問題,建立了以四輪縱向輪胎力和右前輪側(cè)向力為控制目標(biāo)的最優(yōu)化方程,引入加權(quán)偽逆的控制分配方法,以車輪的縱向力和側(cè)向力作為控制優(yōu)化目標(biāo),以滿足車輛進(jìn)行期望正常運(yùn)動(dòng)所需的橫擺力矩,同時(shí)以輪胎附著力和電機(jī)驅(qū)動(dòng)峰值為整體約束條件,合理分配輪胎縱向力和側(cè)向力,實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制。(5)針對論文建立的轉(zhuǎn)向失效集成容錯(cuò)控制策略,分別在開環(huán)的正弦駐留轉(zhuǎn)向和閉環(huán)的雙移線工況下進(jìn)行仿真驗(yàn)證,并分別將車輛在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無失效、左前輪轉(zhuǎn)向失效和出現(xiàn)失效情況時(shí)采取集成容錯(cuò)控制策略的車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行對比分析,獲得車輛重要的狀態(tài)參數(shù),如:質(zhì)心側(cè)偏角、橫擺角速度差。仿真結(jié)果表明,運(yùn)用集成容錯(cuò)控制策略的車輛,質(zhì)心側(cè)偏角和橫擺角速度差相對參考值的最大相對誤差僅為8.47%、19.3%。因此,證明在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)左前輪失效工況下,本文提出的集成容錯(cuò)控制策略,利用驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)系統(tǒng)和主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行合理分配,能夠達(dá)到期望的控制效果,保證汽車的安全性和穩(wěn)定性。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U463.1
【圖文】：

從而提高了能源利用率。②電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)將動(dòng)力直接傳遞給車輪，擺脫了傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)總成龐大系統(tǒng)的束縛，將懸架系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)的功效都集成在針對車輪輪轂電機(jī)的控制上，因而大大簡化了底盤結(jié)構(gòu)。同時(shí)，車輪輪轂電機(jī)與電池及控制器之間均采用線束連接，使得車內(nèi)空間的布置更加便捷靈活，由于電機(jī)直接安裝在輪轂上，降低了車輛的重心，為車內(nèi)設(shè)備的安置提供了更多的空間，能夠提高汽車的乘坐舒適性。③線控技術(shù)的運(yùn)用有利于線控四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和懸架系統(tǒng)等的集成控制，使得開發(fā)成本進(jìn)一步降低，同時(shí)，使得電動(dòng)汽車可以像航天器、機(jī)器人等一樣完全采用線控技術(shù)，為汽車技術(shù)的變革創(chuàng)造了有力的條件。針對線控四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的優(yōu)勢，世界范圍內(nèi)的車企和相關(guān)研究者針對利用線控技術(shù)的新型電動(dòng)車展開了大量的研究。1.2.2 國外研究現(xiàn)狀

控主動(dòng)轉(zhuǎn)向的集成控制及基于駕駛員特性的駕駛員輔助系統(tǒng)等電動(dòng)車輛的動(dòng)力學(xué)控制問題[33]。豐田汽車公司與日本橫濱大學(xué)進(jìn)行深度合作，研制出 FPEV-Kanon，采用四輪輪轂電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)和前輪/后輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向技術(shù)，重點(diǎn)研究如何有效利用主動(dòng)轉(zhuǎn)向和驅(qū)動(dòng)力/制動(dòng)力分配的車身橫擺運(yùn)動(dòng)控制和提升有效續(xù)駛里程等問題，從而提出基于最小二乘法的最優(yōu)分配算法來合理分配四個(gè)車輪的力矩分配，以求實(shí)現(xiàn)車輛的最大穩(wěn)定性，但是其轉(zhuǎn)向系統(tǒng)并不是完全獨(dú)立的轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)，根據(jù)實(shí)際情況針對每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角進(jìn)行了限制，因而限制了對車輛動(dòng)力學(xué)性能的提升[34,35]。1.2.3 國內(nèi)研究現(xiàn)狀針對線控四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車，國內(nèi)對其相關(guān)技術(shù)的研究雖然起步較晚，但是研究的深度和廣度仍然得到很大的提升。比亞迪汽車在 2004 年推出了電動(dòng)概念車 ET[36]，比亞迪 ET 采用國際最先進(jìn)的“四輪邊獨(dú)立驅(qū)動(dòng)模式”，控制系統(tǒng)集成了 ABS、ASR、ESP 等先進(jìn)控制算法，整車的平順性、操控性、續(xù)航里程等各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到國際先進(jìn)水平，如圖 1.2 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2714540