本文關(guān)鍵詞：四輪獨立轉(zhuǎn)向驅(qū)動電動車控制系統(tǒng)設(shè)計及控制算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：傳統(tǒng)汽車以內(nèi)燃機作為動力供應(yīng)源,運行時向環(huán)境排放大量尾氣,對環(huán)境污染嚴重。隨著電動車相關(guān)技術(shù)的革新,電動車作為一種綠色環(huán)保的新能源車輛正在一步一步取代傳統(tǒng)汽車�，F(xiàn)在直接以電機替代原有汽車內(nèi)燃機的電動汽車已經(jīng)趨于成熟,國內(nèi)外各大廠家都生產(chǎn)出自己品牌的電動汽車投入市場。但是,電動車的最終形式不應(yīng)該是簡單地對內(nèi)燃機替代的電動汽車,而應(yīng)該是一種完全針對電機自身特性而設(shè)計的全新電動車形式。這種從結(jié)構(gòu)到控制,都完全考慮電機特性以充分提高車輛的各項性能的電動車形式就是四輪獨立轉(zhuǎn)向驅(qū)動電動車。為了真正將這種全新的電動車形式推向?qū)嵱没?本文從工程角度,以輪轂開關(guān)磁阻電機作為驅(qū)動電機,對四輪獨立轉(zhuǎn)向驅(qū)動電動車軟硬件系統(tǒng)進行了設(shè)計;從理論角度,建立了四輪獨立轉(zhuǎn)向驅(qū)動電動車線性四輪模型,提出了一種針對四輪獨立轉(zhuǎn)向驅(qū)動電動車的同步控制最優(yōu)算法,同時搭建了四輪獨立轉(zhuǎn)向驅(qū)動電動車的仿真平臺,應(yīng)用本文所提出的算法對車輛的典型工況進行了仿真分析。在軟硬件的設(shè)計過程中,本文按照自下而上的設(shè)計思路進行整車系統(tǒng)設(shè)計。首先,本文結(jié)合設(shè)計要求以及本教研室情況確定了電動車的電池管理系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以及傳感器等模塊。其中大部分模塊為本教研室自主開發(fā),同時部分模塊還申請了國家發(fā)明專利。然后,本文根據(jù)整車的各模塊接口和信息交互情況,基于飛思卡爾MPC5646C微處理器設(shè)計了整車控制器。在設(shè)計過程中通過各種冗余設(shè)計提高系統(tǒng)容錯能力。冗余表決設(shè)計保證了控制的可靠性,故障最小運行回路設(shè)計,保證車輛即使部分部件出現(xiàn)問題也能在故障模式下行駛。最后,本文以整車控制器硬件設(shè)計為基礎(chǔ),選擇uC/OS嵌入式操作系統(tǒng)作為軟件平臺,對控制器自上而下的信號采集、信號處理、狀態(tài)估計、協(xié)調(diào)控制等任務(wù)作了合理的任務(wù)劃分和優(yōu)先級設(shè)定,并對內(nèi)部各任務(wù)間的信息同步方式作了一定闡述。在算法研究過程中,本文參考傳統(tǒng)汽車線性二自由度模型,建立了四輪獨立轉(zhuǎn)向驅(qū)動電動車線性四輪模型。本文針對不同電動車行駛的車速,分別設(shè)計了低速機動模式控制算法和高速穩(wěn)定模式控制算法。對于高速穩(wěn)定模式,本文以控制質(zhì)心側(cè)偏角為零為基礎(chǔ),提出了針對四輪獨立轉(zhuǎn)向驅(qū)動電動車的同步最優(yōu)控制算法。該算法能夠保證車輛行駛的穩(wěn)定性,同時能提高車輛行駛效率。本文還搭建了四輪獨立轉(zhuǎn)向驅(qū)動電動車的仿真平臺,通過修改carsim傳統(tǒng)汽車仿真模型,將其應(yīng)用于四輪獨立轉(zhuǎn)向驅(qū)動電動車,并用此模型與simlink聯(lián)合,對車輛的典型工況進行了聯(lián)合仿真分析。
【關(guān)鍵詞】：四輪獨立轉(zhuǎn)向 四輪獨立驅(qū)動 控制器設(shè)計 冗余設(shè)計 控制算法 Carsim仿真
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U469.72
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 研究工作的背景與意義12-15
• 1.1.1 電動車現(xiàn)狀12
• 1.1.2 電動車四輪獨立驅(qū)動技術(shù)12-13
• 1.1.3 電動車四輪獨立轉(zhuǎn)向技術(shù)與四輪獨立驅(qū)動技術(shù)的融合13-14
• 1.1.4 輪轂開關(guān)磁阻電機技術(shù)14-15
• 1.2 四輪獨立轉(zhuǎn)向驅(qū)動電動車的國內(nèi)外研究歷史與現(xiàn)狀15-18
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3 本文的主要貢獻與創(chuàng)新18-19
• 1.4 本文的結(jié)構(gòu)安排19-20
• 第二章 四輪獨立轉(zhuǎn)向驅(qū)動電動車數(shù)學(xué)模型20-33
• 2.1 輪轂開關(guān)磁阻電機模型20-24
• 2.1.1 開關(guān)磁阻電機基本原理20-21
• 2.1.2 輪轂開關(guān)磁阻電機數(shù)學(xué)模型21-24
• 2.1.2.1 電路微分方程21-22
• 2.1.2.2 機械微分方程22
• 2.1.2.3 機電聯(lián)系微分方程22-24
• 2.2 四輪獨立轉(zhuǎn)向驅(qū)動電動車整車數(shù)學(xué)模型24-32
• 2.2.1 四輪獨立轉(zhuǎn)向驅(qū)動電動車線性單軌模型24-27
• 2.2.2 四輪獨立轉(zhuǎn)向驅(qū)動電動車線性四輪模型27-32
• 2.3 本章小結(jié)32-33
• 第三章 四輪獨立轉(zhuǎn)向驅(qū)動電動車整車控制系統(tǒng)硬件設(shè)計33-57
• 3.1 四輪獨立轉(zhuǎn)向驅(qū)動電動車整車系統(tǒng)介紹33-35
• 3.2 電池組及其管理系統(tǒng)35-39
• 3.2.1 電動車專用動力鋰電池組35-37
• 3.2.2 電池管理系統(tǒng)BMS37-39
• 3.3 電動車驅(qū)動系統(tǒng)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)39-42
• 3.3.1 輪轂開關(guān)磁阻電機及其控制器39-41
• 3.3.2 轉(zhuǎn)向電機及其控制器41-42
• 3.4 電動車各傳感器模塊42-48
• 3.4.1 踏板位置傳感器43
• 3.4.2 角度傳感器43-44
• 3.4.3 車輪輸出力矩傳感器44-46
• 3.4.4 橫擺角速度傳感器46-47
• 3.4.5 加速度傳感器47-48
• 3.5 電動車整車控制器設(shè)計48-56
• 3.5.1 整車控制器硬件系統(tǒng)介紹48-50
• 3.5.2 整車控制器主芯片飛思卡爾MPC5646C介紹50-52
• 3.5.3 整車控制器電流采集電路52-53
• 3.5.4 整車控制器脈沖信號處理電路53-54
• 3.5.5 整車控制器模擬量處理電路54
• 3.5.6 整車控制器開關(guān)量輸入輸出電路54-56
• 3.5.7 整車控制器CAN總線電路56
• 3.6 本章小結(jié)56-57
• 第四章 四輪獨立轉(zhuǎn)向驅(qū)動電動車整車控制系統(tǒng)軟件設(shè)計57-66
• 4.1 軟件平臺介紹57-58
• 4.2 軟件功能及實現(xiàn)方法介紹58-64
• 4.2.1 信號采集及處理59-61
• 4.2.2 車輛狀態(tài)估計以及路徑規(guī)劃61-62
• 4.2.3 任務(wù)劃分和優(yōu)先級設(shè)定62-64
• 4.3 本章小結(jié)64-66
• 第五章 四輪獨立轉(zhuǎn)向驅(qū)動電動車控制算法研究66-79
• 5.1 低速機動模式控制算法研究66-71
• 5.1.1 低速運行時四輪獨立轉(zhuǎn)向驅(qū)動電動車模型66-67
• 5.1.2 低速機動模式各行駛路徑分析67-71
• 5.2 高速穩(wěn)定模式同步控制算法引入71-72
• 5.3 高速穩(wěn)定模式同步控制算法應(yīng)用72-78
• 5.3.1 同步控制算法下模型簡化72-74
• 5.3.2 控制量最優(yōu)化求解74-78
• 5.3.2.1 不等式約束條件74-76
• 5.3.2.3 拉格朗日乘子法76-78
• 5.4 本章小結(jié)78-79
• 第六章 四輪獨立轉(zhuǎn)向驅(qū)動電動車系統(tǒng)仿真分析79-87
• 6.1 Carsim仿真軟件介紹79-80
• 6.2 Carsim內(nèi) 4WISD仿真模型建立80-83
• 6.3 仿真結(jié)果分析83-86
• 6.4 本章小結(jié)86-87
• 第七章 全文總結(jié)與展望87-89
• 7.1 全文總結(jié)87-88
• 7.2 后續(xù)工作展望88-89
• 致謝89-90
• 參考文獻90-93
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果93-94

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張文海;微電機測試技巧[J];微特電機;2004年05期

  本文關(guān)鍵詞：四輪獨立轉(zhuǎn)向驅(qū)動電動車控制系統(tǒng)設(shè)計及控制算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：271534