當(dāng)前,由于能源危機(jī)和環(huán)境污染,電動(dòng)汽車成為了汽車研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。分布式電動(dòng)汽車具有四輪獨(dú)立可控、電機(jī)響應(yīng)快等優(yōu)勢(shì),對(duì)底盤電控系統(tǒng)的開發(fā)帶來了許多機(jī)遇和挑戰(zhàn)。底盤電控系統(tǒng)主要是通過對(duì)車輛的輪轂電機(jī)、懸架、轉(zhuǎn)向電機(jī)的控制,全面提升車輛的驅(qū)動(dòng)制動(dòng)性能、操縱性能和舒適性能。車輛的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)是一個(gè)強(qiáng)耦合非線性的系統(tǒng),車輛在一些極端工況下,由于動(dòng)力學(xué)之間的耦合關(guān)系,不能簡(jiǎn)單的對(duì)底盤電控系統(tǒng)進(jìn)行分散控制,這勢(shì)必會(huì)使執(zhí)行器子系統(tǒng)之間產(chǎn)生沖突,因此,對(duì)車輛底盤控制系統(tǒng)的集成控制是十分必要的。本文基于六自由度車身動(dòng)力學(xué)模型,設(shè)計(jì)了基于非線性模型預(yù)測(cè)控制（Nonlinear Model Predictive Control,NMPC）的車身運(yùn)動(dòng)控制器,采用粒子群的算法進(jìn)行MPC優(yōu)化求解,得到了車輛合力與合力矩,同時(shí)考慮了輪胎負(fù)荷系數(shù)和執(zhí)行器約束條件等設(shè)計(jì)了輪胎力分配器,從而將合力與合力矩優(yōu)化得到合理的輪胎縱向力、側(cè)向力和垂向力。具體工作內(nèi)容如下:首先介紹了電動(dòng)汽車的研究背景和研究意義,并且說明底盤控制的重要性�？偨Y(jié)歸納了電動(dòng)汽車縱橫向、縱垂向、橫垂向和縱橫垂向力控制領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀,通過對(duì)底盤電控領(lǐng)域的現(xiàn)狀進(jìn)... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

全球電動(dòng)汽車保有量作為工業(yè)革命后引入的新興技術(shù)，電動(dòng)汽車已經(jīng)存在了100多年

第1章緒論3著眼于電動(dòng)汽車的技術(shù)發(fā)展，對(duì)電動(dòng)汽車底盤電控技術(shù)展開研究，全球電動(dòng)汽車保有量如圖1.1所示。圖1.1全球電動(dòng)汽車保有量作為工業(yè)革命后引入的新興技術(shù)，電動(dòng)汽車已經(jīng)存在了100多年。第一輛實(shí)用的電動(dòng)汽車由托馬斯·帕克（ThomasParker）于1884年發(fā)明。早期電動(dòng)汽車的另一個(gè)著名例子是費(fèi)迪南德·保時(shí)捷（FerdinandPorsche）的電動(dòng)汽車，該電動(dòng)汽車于1899年在德國(guó)制造。與當(dāng)時(shí)的蒸汽和汽油發(fā)動(dòng)機(jī)相比，電動(dòng)汽車安靜，易于駕駛并且沒有散發(fā)出濃烈的污染物。在亨利·福特（HenryFord）通過新的大規(guī)模生產(chǎn)工藝開發(fā)出ModelT之前，電動(dòng)汽車制造商在20世紀(jì)20年代取得了一定程度的成功，當(dāng)時(shí)美國(guó)生產(chǎn)的車輛中有28％是電動(dòng)汽車。然而，由于電動(dòng)汽車的高價(jià)格和燃油車輛的快速發(fā)展，電動(dòng)汽車的推廣速度有所放緩。從21世紀(jì)初開始，由于環(huán)境污染和能源相關(guān)問題，電動(dòng)汽車的研究得到了加速。隨著政府和汽車行業(yè)的參與，相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施和電動(dòng)汽車技術(shù)得到了改善。2016年，電動(dòng)汽車的全球銷量達(dá)到一百萬，2018年全球輕型電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車的銷量超過五百萬。大眾、梅賽德斯和福特等著名汽車制造商初步實(shí)現(xiàn)了對(duì)電動(dòng)汽車的推廣。英國(guó)Protean公司是電驅(qū)動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)領(lǐng)域的權(quán)威企業(yè)，與Pannonporto公司共同推出了輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的純電動(dòng)汽車，并將輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)圖和概念車示意圖公布在官網(wǎng)proteanelectric.com上，如圖1.2所示[8]。圖1.2Protean公司輪轂電機(jī)及開發(fā)樣車

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文12車輛的驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)條件下車輛的動(dòng)力學(xué)性能，也就是車輛在直線行駛工況下車輛的運(yùn)動(dòng)和控制，即汽車的縱向運(yùn)動(dòng)與其受力的關(guān)系。最后通過車輛的加速時(shí)間，最高車速，輪胎滑移率，制動(dòng)距離等指標(biāo)評(píng)價(jià)車輛縱向動(dòng)力學(xué)性能。車輛在緊急制動(dòng)的情況下，車身會(huì)產(chǎn)生俯仰運(yùn)動(dòng)（即繞Y軸方向），會(huì)造成輪胎負(fù)載的前后輪轉(zhuǎn)移，對(duì)乘坐舒適性也產(chǎn)生一定影響。此外，輪胎發(fā)生抱死車輪不能轉(zhuǎn)動(dòng)，也會(huì)降低車輛的操縱性能。2.平順性分析車輛在行駛過程中，在路面不平激勵(lì)下，車輪、懸架，整車零部件都會(huì)產(chǎn)生一定的振動(dòng)，通過對(duì)車輛行駛動(dòng)力學(xué)的研究，可以減小車輛行駛過程產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)乘坐舒適性的影響。同時(shí)由于車輛動(dòng)力學(xué)的耦合關(guān)系，也會(huì)對(duì)車輛的縱向驅(qū)動(dòng)制動(dòng)性能產(chǎn)生一定影響，在極端工況下，此影響不能忽略。3.操縱動(dòng)力學(xué)分析操縱動(dòng)力學(xué)的研究主要是對(duì)車輛側(cè)向力的控制，防止車輛在轉(zhuǎn)彎過程中發(fā)生側(cè)傾、側(cè)滑和橫擺運(yùn)動(dòng)。操縱穩(wěn)定性是為了保證車輛的操縱性和穩(wěn)定性。操縱性是指，車輛動(dòng)作能否及時(shí)跟隨駕駛員指令的響應(yīng)。穩(wěn)定性則是指車輛在行駛過程中，受到外部干擾的情況下，保持原來狀態(tài)的能力。因此，操縱性和穩(wěn)定性在一定程度上也是矛盾的，需要設(shè)計(jì)控制器實(shí)現(xiàn)兩者平衡。通常操縱穩(wěn)定性的衡量指標(biāo)為：側(cè)向加速度、側(cè)傾角、質(zhì)心側(cè)偏角和橫擺角速度。2.2車輛動(dòng)力學(xué)仿真模型的建立針對(duì)本文所研究的底盤電控系統(tǒng)，為了清楚地表達(dá)車輛動(dòng)力學(xué)模型坐標(biāo)系下的運(yùn)動(dòng)情況，明確車輛坐標(biāo)系是非常有必要的，車輛坐標(biāo)系定義如圖2.2所示。圖2.2車輛模型參考坐標(biāo)系

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于集成式電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)的橫擺穩(wěn)定性控制策略研究[J]. 韓偉,熊璐,李彧,侯一萌,余卓平.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2017(24)
[2]輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車側(cè)傾穩(wěn)定性解耦控制[J]. 張利鵬,李亮,祁炳楠.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2017(16)
[3]四輪獨(dú)立減振車輛分層建模與控制[J]. 吳龍.  重慶大學(xué)學(xué)報(bào). 2014(04)
[4]基于“魔術(shù)公式”的輪胎動(dòng)力學(xué)仿真分析[J]. 鄭香美,高興旺,趙志忠.  機(jī)械與電子. 2012(09)
[5]考慮路面影響的車輛穩(wěn)定性控制質(zhì)心側(cè)偏角動(dòng)態(tài)邊界控制[J]. 陳無畏,劉翔宇,黃鶴,喻海軍.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2012(14)
[6]整車轉(zhuǎn)彎制動(dòng)控制仿真研究[J]. 王陽陽,章志龍,靳曉雄.  汽車科技. 2007(05)
[7]電動(dòng)汽車發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J]. 孫逢春.  科學(xué)中國(guó)人. 2006(08)
[8]一種用于電動(dòng)車輛驅(qū)動(dòng)控制的模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 張志遠(yuǎn),萬沛霖.  電機(jī)與控制學(xué)報(bào). 2005(03)

博士論文
[1]分布式電驅(qū)動(dòng)車輛縱橫向運(yùn)動(dòng)綜合控制[D]. 戴一凡.清華大學(xué) 2013
[2]基于四輪協(xié)調(diào)的電動(dòng)輪車輛縱橫向耦合動(dòng)力學(xué)控制研究[D]. 喻厚宇.武漢理工大學(xué) 2011
[3]汽車底盤系統(tǒng)分層式協(xié)調(diào)控制研究[D]. 初長(zhǎng)寶.合肥工業(yè)大學(xué) 2008

碩士論文
[1]分布式電動(dòng)汽車縱橫垂集成控制[D]. 張藝林.吉林大學(xué) 2018
[2]四輪輪轂驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車滑移率控制系統(tǒng)研究[D]. 袁磊.吉林大學(xué) 2016
[3]基于模型預(yù)測(cè)控制的底盤分層集成控制算法研究[D]. 梁赫奇.吉林大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3132780