發(fā)布時間：2021-04-06 21:17

　　能源利用與可持續(xù)發(fā)展是當(dāng)前世界的發(fā)展目標(biāo),傳統(tǒng)汽車的石油消耗給國家能源帶來巨大的壓力,現(xiàn)在新能源汽車已經(jīng)成為當(dāng)前世界發(fā)展的潮流,分布式電動車逐漸進(jìn)入到了大眾的視野。當(dāng)分布式電動車在行駛時發(fā)生故障,可能會引發(fā)慘烈的交通事故,駕駛員的生命安全不能得到保障,因此對車輛的故障容錯研究的重要性就不言而喻了。本文針對分布式電動車具有驅(qū)動冗余的特點(diǎn),對輪轂電機(jī)完全失效后的車輛橫擺穩(wěn)定性進(jìn)行控制研究。首先,對車輛驅(qū)動系統(tǒng)的故障模式進(jìn)行分類,分成6類15種失效情況,并在不同的失效模式下,對車輛的控制目標(biāo)進(jìn)行劃分。然后對車輛的模型框架進(jìn)行簡化,采用模塊化思想,分別建立了繞X、Y軸運(yùn)動,繞Z軸轉(zhuǎn)動的車輛運(yùn)動學(xué)模型、輪胎模型、車輛旋轉(zhuǎn)動力學(xué)模型以及輪轂電機(jī)模型。通過子模塊鏈接,最后搭建成為車輛七自由度模型。通過Carsim軟件中的現(xiàn)有車輛模型進(jìn)行聯(lián)合仿真,驗證了搭建的車輛模型能夠替代實車模型。其次,采用分層控制結(jié)構(gòu)對故障后的車輛進(jìn)行橫擺穩(wěn)定性控制,上層控制器設(shè)計為模型預(yù)測控制與自適應(yīng)PID控制,跟隨或預(yù)測車輛的期望縱向速度,計算得出車輛總的縱向力。下層控制器設(shè)計是以輪胎的總附著率為目標(biāo)函數(shù)以及相應(yīng)的邊界條件,... 

【文章來源】：重慶理工大學(xué)重慶市

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)圖

1緒論3圖1.2同濟(jì)“春暉三號”圖1.3吉大四輪獨(dú)立電動車1.3分布式汽車橫擺穩(wěn)定性國內(nèi)外研究現(xiàn)狀車輛的主動安全性能是以車輛的橫擺穩(wěn)定性來表現(xiàn)，車輛的橫擺角速度、質(zhì)心側(cè)偏角和側(cè)向加速度是主要的控制變量，通過控制這些狀態(tài)變量來提高車輛的橫擺穩(wěn)定性。橫擺穩(wěn)定性控制系統(tǒng)由兩部分組成：電子穩(wěn)定性系統(tǒng)（ESC）、主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（AFS），目前用來控制橫擺穩(wěn)定性最常用的就是基于差動制動的ESC系統(tǒng)，安裝在車輛上的ESC系統(tǒng)，能夠有效降低車輛側(cè)向滑移風(fēng)險，減少交通事故，但傳統(tǒng)汽車僅能夠依靠ESC系統(tǒng)產(chǎn)生橫擺力矩維持橫擺穩(wěn)定性，并且在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生較大的噪聲以及強(qiáng)烈的抖動，給駕駛員及乘客帶來強(qiáng)烈的不安全感。而分布式電動車是四輪獨(dú)立驅(qū)動，反應(yīng)敏捷，控制效果好，不僅可以繼承ESC系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，還可以優(yōu)化橫擺力矩分配，進(jìn)一步提升車輛安全性與舒適性。分布式電動車是一個多輸入多輸出系統(tǒng)的系統(tǒng)協(xié)同控制問題，其車輛建模與優(yōu)化分配十分復(fù)雜。因此對車輛的橫擺穩(wěn)定性研究有著重大的運(yùn)用前景。1.3.1橫擺穩(wěn)定性的國外研究現(xiàn)狀當(dāng)最開始提出分布式電動車的概念模型時，日本著名教授永井正夫，對分布式汽車的橫擺穩(wěn)定性做了大量實驗研究，把車輛的底盤集成化，所用控制器都集中于一起，運(yùn)用現(xiàn)有的車輛模型去匹配實車，以跟蹤車輛理想的狀態(tài)參數(shù)，進(jìn)行約束優(yōu)化得到最佳的車輛轉(zhuǎn)角與橫擺力矩分配，在典型的極限工況下，驗證了采用集成式控制，車輛實際狀態(tài)變量依然可以跟隨車輛期望狀態(tài)，能夠維持車輛的橫擺穩(wěn)定性[12]。德國大陸公司研發(fā)出電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)，在主動安全的系統(tǒng)上更進(jìn)一步，在ABS的基礎(chǔ)上通過模型預(yù)測控制算法對前輪轉(zhuǎn)角進(jìn)行修正，不僅讓車輛保持不足轉(zhuǎn)向特

1緒論3圖1.2同濟(jì)“春暉三號”圖1.3吉大四輪獨(dú)立電動車1.3分布式汽車橫擺穩(wěn)定性國內(nèi)外研究現(xiàn)狀車輛的主動安全性能是以車輛的橫擺穩(wěn)定性來表現(xiàn)，車輛的橫擺角速度、質(zhì)心側(cè)偏角和側(cè)向加速度是主要的控制變量，通過控制這些狀態(tài)變量來提高車輛的橫擺穩(wěn)定性。橫擺穩(wěn)定性控制系統(tǒng)由兩部分組成：電子穩(wěn)定性系統(tǒng)（ESC）、主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（AFS），目前用來控制橫擺穩(wěn)定性最常用的就是基于差動制動的ESC系統(tǒng)，安裝在車輛上的ESC系統(tǒng)，能夠有效降低車輛側(cè)向滑移風(fēng)險，減少交通事故，但傳統(tǒng)汽車僅能夠依靠ESC系統(tǒng)產(chǎn)生橫擺力矩維持橫擺穩(wěn)定性，并且在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生較大的噪聲以及強(qiáng)烈的抖動，給駕駛員及乘客帶來強(qiáng)烈的不安全感。而分布式電動車是四輪獨(dú)立驅(qū)動，反應(yīng)敏捷，控制效果好，不僅可以繼承ESC系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，還可以優(yōu)化橫擺力矩分配，進(jìn)一步提升車輛安全性與舒適性。分布式電動車是一個多輸入多輸出系統(tǒng)的系統(tǒng)協(xié)同控制問題，其車輛建模與優(yōu)化分配十分復(fù)雜。因此對車輛的橫擺穩(wěn)定性研究有著重大的運(yùn)用前景。1.3.1橫擺穩(wěn)定性的國外研究現(xiàn)狀當(dāng)最開始提出分布式電動車的概念模型時，日本著名教授永井正夫，對分布式汽車的橫擺穩(wěn)定性做了大量實驗研究，把車輛的底盤集成化，所用控制器都集中于一起，運(yùn)用現(xiàn)有的車輛模型去匹配實車，以跟蹤車輛理想的狀態(tài)參數(shù)，進(jìn)行約束優(yōu)化得到最佳的車輛轉(zhuǎn)角與橫擺力矩分配，在典型的極限工況下，驗證了采用集成式控制，車輛實際狀態(tài)變量依然可以跟隨車輛期望狀態(tài)，能夠維持車輛的橫擺穩(wěn)定性[12]。德國大陸公司研發(fā)出電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)，在主動安全的系統(tǒng)上更進(jìn)一步，在ABS的基礎(chǔ)上通過模型預(yù)測控制算法對前輪轉(zhuǎn)角進(jìn)行修正，不僅讓車輛保持不足轉(zhuǎn)向特


本文編號：3122161