發(fā)布時間：2021-04-12 06:12

　　當前,由于能源危機和環(huán)境污染,電動汽車成為了汽車研究領(lǐng)域的熱點。分布式電動汽車具有四輪獨立可控、電機響應(yīng)快等優(yōu)勢,對底盤電控系統(tǒng)的開發(fā)帶來了許多機遇和挑戰(zhàn)。底盤電控系統(tǒng)主要是通過對車輛的輪轂電機、懸架、轉(zhuǎn)向電機的控制,全面提升車輛的驅(qū)動制動性能、操縱性能和舒適性能。車輛的動力學(xué)系統(tǒng)是一個強耦合非線性的系統(tǒng),車輛在一些極端工況下,由于動力學(xué)之間的耦合關(guān)系,不能簡單的對底盤電控系統(tǒng)進行分散控制,這勢必會使執(zhí)行器子系統(tǒng)之間產(chǎn)生沖突,因此,對車輛底盤控制系統(tǒng)的集成控制是十分必要的。本文基于六自由度車身動力學(xué)模型,設(shè)計了基于非線性模型預(yù)測控制（Nonlinear Model Predictive Control,NMPC）的車身運動控制器,采用粒子群的算法進行MPC優(yōu)化求解,得到了車輛合力與合力矩,同時考慮了輪胎負荷系數(shù)和執(zhí)行器約束條件等設(shè)計了輪胎力分配器,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:首先介紹了電動汽車的研究背景和研究意義,并且說明底盤控制的重要性。總結(jié)歸納了電動汽車縱橫向、縱垂向、橫垂向和縱橫垂向力控制領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀,通過對底盤電控領(lǐng)域的現(xiàn)狀進... 

【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

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

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

第1章緒論3著眼于電動汽車的技術(shù)發(fā)展，對電動汽車底盤電控技術(shù)展開研究，全球電動汽車保有量如圖1.1所示。圖1.1全球電動汽車保有量作為工業(yè)革命后引入的新興技術(shù)，電動汽車已經(jīng)存在了100多年。第一輛實用的電動汽車由托馬斯·帕克（ThomasParker）于1884年發(fā)明。早期電動汽車的另一個著名例子是費迪南德·保時捷（FerdinandPorsche）的電動汽車，該電動汽車于1899年在德國制造。與當時的蒸汽和汽油發(fā)動機相比，電動汽車安靜，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，電動汽車制造商在20世紀20年代取得了一定程度的成功，當時美國生產(chǎn)的車輛中有28％是電動汽車。然而，由于電動汽車的高價格和燃油車輛的快速發(fā)展，電動汽車的推廣速度有所放緩。從21世紀初開始，由于環(huán)境污染和能源相關(guān)問題，電動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)施和電動汽車技術(shù)得到了改善。2016年，電動汽車的全球銷量達到一百萬，2018年全球輕型電動汽車和插電式混合動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現(xiàn)了對電動汽車的推廣。英國Protean公司是電驅(qū)動汽車驅(qū)動系統(tǒng)領(lǐng)域的權(quán)威企業(yè)，與Pannonporto公司共同推出了輪轂電機驅(qū)動的純電動汽車，并將輪轂電機結(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)動和制動條件下車輛的動力學(xué)性能，也就是車輛在直線行駛工況下車輛的運動和控制，即汽車的縱向運動與其受力的關(guān)系。最后通過車輛的加速時間，最高車速，輪胎滑移率，制動距離等指標評價車輛縱向動力學(xué)性能。車輛在緊急制動的情況下，車身會產(chǎn)生俯仰運動（即繞Y軸方向），會造成輪胎負載的前后輪轉(zhuǎn)移，對乘坐舒適性也產(chǎn)生一定影響。此外，輪胎發(fā)生抱死車輪不能轉(zhuǎn)動，也會降低車輛的操縱性能。2.平順性分析車輛在行駛過程中，在路面不平激勵下，車輪、懸架，整車零部件都會產(chǎn)生一定的振動，通過對車輛行駛動力學(xué)的研究，可以減小車輛行駛過程產(chǎn)生的振動對乘坐舒適性的影響。同時由于車輛動力學(xué)的耦合關(guān)系，也會對車輛的縱向驅(qū)動制動性能產(chǎn)生一定影響，在極端工況下，此影響不能忽略。3.操縱動力學(xué)分析操縱動力學(xué)的研究主要是對車輛側(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)滑和橫擺運動。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，車輛動作能否及時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)計控制器實現(xiàn)兩者平衡。通常操縱穩(wěn)定性的衡量指標為：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車輛動力學(xué)仿真模型的建立針對本文所研究的底盤電控系統(tǒng)，為了清楚地表達車輛動力學(xué)模型坐標系下的運動情況，明確車輛坐標系是非常有必要的，車輛坐標系定義如圖2.2所示。圖2.2車輛模型參考坐標系

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

博士論文
[1]分布式電驅(qū)動車輛縱橫向運動綜合控制[D]. 戴一凡.清華大學(xué) 2013
[2]基于四輪協(xié)調(diào)的電動輪車輛縱橫向耦合動力學(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]. 初長寶.合肥工業(yè)大學(xué) 2008

碩士論文
[1]分布式電動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)動電動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：3132780