電動輪驅動汽車各驅動輪的轉速和轉矩可以單獨控制,從而使整車具備優(yōu)越的空間穩(wěn)定性控制潛力,相關研究已經成為汽車動力學領域的研究熱點。目前,上述研究主要集中于驅動輪力矩分配等上層控制策略,針對底層執(zhí)行系統(tǒng)控制的研究較少。本文對電動輪驅動車輛的運行工況及性能約束進行分析,搭建動力學模型;優(yōu)化系統(tǒng)結構、研制試驗樣車并進行實車驗證;設計底盤協(xié)同控制策略,采用多種控制算法進行整車橫擺-側傾穩(wěn)定性控制。本文主要內容包括:(1)結合電動輪驅動汽車的結構特點和行駛工況,建立15自由度整車模型,對懸架-轉向-輪轂電機系統(tǒng)動力學耦合特性進行分析;搭建CarSim/Simulink仿真平臺,通過多工況仿真分析,客觀評價輪轂電機引入對整車操穩(wěn)性和平順性的影響。(2)針對輪轂電機結構導致轉向系統(tǒng)性能退化和平順性惡化問題,改進懸架結構;進行懸架-轉向系統(tǒng)多目標優(yōu)化設計,在此基礎上研制電動輪驅動汽車試驗平臺,通過實車試驗對轉向性、操穩(wěn)性和平順性進行驗證。(3)由于整車質量分布關系導致簧載質量和非簧載質量比值很小,使整車平順性顯著惡化,為此,基于直線電機,設計饋能型主動懸架系統(tǒng)以及調理電路;以能耗最低和平順性最優(yōu)為控制目標,利用LQG算法,設計最優(yōu)控制器;通過仿真試驗和對比驗證饋能型主動懸架在改善電動輪汽車行駛平順性和提高整車能耗方面的有效性。(4)在整車動力學分析和子系統(tǒng)驗證的基礎上,制定底盤分層協(xié)同控制策略。利用差動驅動、主動懸架和雙重轉向原理,以輪胎力和整車動力學為約束條件,采用優(yōu)化算法進行執(zhí)行器的作動力和力矩分配,采用復合控制方法和滑�？刂品椒▽崿F(xiàn)車輛橫擺和側傾穩(wěn)定性協(xié)同控制;通過Carsim和MATLAB/Simulink聯(lián)合仿真驗證了控制策略的有效性。本文基于理論分析和實車試驗相結合的方法,實現(xiàn)電動輪驅動汽車底層執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)同控制,為上層控制策略的實施奠定了基礎,對于相關研究具有理論參考價值和工程應用意義。
【學位單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U469.72
【部分圖文】：

圖2-9 輪轂電機轉速-轉矩特性為了提高建模精度，本文提出考慮飽和作用的電機力矩響應模型，如圖 2-10 所示。圖2-10 輪轂電機仿真模型0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600020406080100120140160180200轉速 (r/min)轉矩/Nm

2.2.5 電機助力轉向系統(tǒng)模型電動助力轉向系統(tǒng)由轉向盤、轉向輸入軸、轉向輸出軸、齒條、助力電機、轉矩轉角傳感器以及控制器等零部件構成。將系統(tǒng)模型進行適當簡化，得到如圖2-13所示的簡化模型。圖2-13 電動助力轉向模型電動輪汽車轉向系統(tǒng)阻力矩由外力矩和內力矩構成，其中，外力矩由差動驅動附加力矩、重力回正阻力矩和側向力回正阻力矩構成。轉向系統(tǒng)內部阻力矩由三部

最主要的影響是導致主銷橫向偏移距增大，轉向阻力矩增大，動態(tài)行駛時對側向力很敏感，高速穩(wěn)定性變差，驗證影響車輛操縱性和安全性。本文所采用的雙節(jié)臂式懸架系統(tǒng)如圖3-1所示。可以使虛擬鉸接點位于輪內，保證主銷下點的位置合理，使得控制臂與轉向節(jié)的實際鉸接點仍在輪外，不與車輪產生干涉，滿足輪轂電機的安裝要求。使得懸架主銷位置設置更加靈活，不局限于物理結構約束，即提供輪內空間，又保證主銷參數(shù)和車輛輪距等整體參數(shù)。圖3-1 雙節(jié)臂懸架結構原理本車轉向采用電機助力型機械轉向系統(tǒng)，利用優(yōu)化技術設計轉向梯形，要求能夠滿足操穩(wěn)性要求同時和懸架及車身不產生干涉。本車架的設計需要達到兩個要求：一是滿足整車剛度和強度要求，保證承受一定強度的路面沖擊；二是空間布局合理，能夠布置下座椅、電池、懸架等各種機械系統(tǒng)和附件。利用Adams/Car建立整車虛擬樣機如圖3-2所示。
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本文編號：2872766