發(fā)布時(shí)間：2017-08-09 11:31

  本文關(guān)鍵詞：電動輪汽車驅(qū)動助力轉(zhuǎn)向與穩(wěn)定性協(xié)調(diào)控制研究

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【摘要】：由于環(huán)境和資源需求,傳統(tǒng)汽車由新能源汽車取代已經(jīng)成為一種趨勢,而輪轂電機(jī)汽車將會成為電動車發(fā)展的最終趨勢。電動輪汽車具有結(jié)構(gòu)簡單,無污染,能量回收效率高等優(yōu)點(diǎn),電氣電子設(shè)備的先進(jìn)化為這種汽車的控制帶來方便,各主機(jī)廠爭相投入研究,并有相關(guān)樣車投產(chǎn)。電動輪汽車不同于傳統(tǒng)汽車,由于取消了軸間差速器,使整車運(yùn)動自由度更高,可以實(shí)現(xiàn)左右車輪的差動控制,而該差動轉(zhuǎn)矩成為了電動輪驅(qū)動汽車穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向助力的關(guān)鍵,由于兩種特性原理類似,所以不可避免的會在控制時(shí)產(chǎn)生干擾,所以有必要在穩(wěn)定性和差動助力的協(xié)調(diào)控制方法上投入研究,這對電動輪汽車的普及具有實(shí)際意義。本文分別從動力學(xué)分析,原理闡述,聯(lián)合仿真及實(shí)車搭建和實(shí)驗(yàn)入手,旨在開發(fā)一種能夠兼顧穩(wěn)定性和驅(qū)動助力轉(zhuǎn)向性能的協(xié)調(diào)控制算法。本文所投入的研究主要有：首先根據(jù)輪電動輪驅(qū)動汽車的動力學(xué)特點(diǎn),分別對整車和研究所需的子模塊進(jìn)行牛頓力學(xué)分析,包括七自由度整車模型,轉(zhuǎn)向模型,輪胎模型,電機(jī)模型等,闡述了該種驅(qū)動形式下穩(wěn)定新和助力特性產(chǎn)生干涉的不同工況,給出了車輛運(yùn)行時(shí)理想質(zhì)心側(cè)偏角和橫擺角速度的計(jì)算方法。提出了電動輪汽車穩(wěn)定性控制的自適應(yīng)滑模變結(jié)構(gòu)控制方法,針對質(zhì)心側(cè)偏角的介入控制給予了相應(yīng)門限,其中針對一些需求變量如質(zhì)心側(cè)偏角等給出了估算方法。設(shè)計(jì)了助力曲線,引入了驅(qū)動助力轉(zhuǎn)向時(shí)助力系數(shù)的修正因子ki,并通過模糊控制設(shè)計(jì)了該因子隨根據(jù)不同整車姿態(tài)和工況變化的規(guī)則,最后給出了協(xié)調(diào)控制的基本流程框架。其次,為驗(yàn)證協(xié)調(diào)控制策略的可行性,建模后通過Carsim/Simulink聯(lián)合仿真平臺分別進(jìn)行了雙移線、單移線、正弦、階躍等仿真實(shí)驗(yàn),并分別驗(yàn)證了高速和低速下的控制效果,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：提出的協(xié)調(diào)控制算法很好的兼顧了穩(wěn)定性和驅(qū)動助力轉(zhuǎn)向性能。最后,為了證明算法的實(shí)用性,搭建了輪轂電機(jī)式驅(qū)動的實(shí)驗(yàn)車,分別對實(shí)車搭建過程中使用的傳感器和控制器給予了相應(yīng)說明,通過Simulink和Stateflow設(shè)計(jì)搭建整車控制框架和換擋流程,使用Dspace-microautobox作為整車控制器通過CAN通信控制MCU,實(shí)現(xiàn)電機(jī)的驅(qū)動。針對需求分別進(jìn)行了雙移線實(shí)驗(yàn)和階躍實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果和聯(lián)合仿真結(jié)果的一致性說明了仿真建模的正確性和所提出算法的實(shí)車應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：電動輪汽車 穩(wěn)定性 驅(qū)動助力 協(xié)調(diào) Carsim/Simulink仿真 實(shí)車實(shí)驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U463.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 輪轂電機(jī)汽車簡介11-16
• 1.2.1 電動輪汽車結(jié)構(gòu)及優(yōu)勢11-12
• 1.2.2 電動輪汽車的發(fā)展現(xiàn)狀12-16
• 1.3 電輪汽車的驅(qū)力轉(zhuǎn)向及穩(wěn)定性控制簡介16-18
• 1.3.1 驅(qū)動助力轉(zhuǎn)向(Differential Drive Assisted Steering,DDAS)16-17
• 1.3.2 穩(wěn)定性控制系統(tǒng)(Electronic Stability Control,ESC)17-18
• 1.4 DDAS及ESC用于電動輪中的矛盾分析18
• 1.5 主要研究內(nèi)容18-19
• 1.6 小結(jié)19-20
• 第二章 整車力學(xué)模型分析及搭建20-28
• 2.1 引言20
• 2.2 七自由度整車模型20-23
• 2.3 輪胎及電機(jī)模型23-25
• 2.3.1 輪胎力學(xué)模型23-24
• 2.3.2 車輪動力學(xué)和電機(jī)模型24-25
• 2.4 轉(zhuǎn)向系模型25-26
• 2.5 整車車速控制方式26-27
• 2.6 小結(jié)27-28
• 第三章 基本參數(shù)估算及協(xié)調(diào)控制算法研究28-44
• 3.1 引言28-30
• 3.2 整車穩(wěn)定性控制設(shè)計(jì)30-36
• 3.2.1 理想橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角30-32
• 3.2.2 質(zhì)心側(cè)偏角的估算方法32-33
• 3.2.3 穩(wěn)定性的滑模變結(jié)構(gòu)控制方法33-36
• 3.3 驅(qū)動助力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)36-38
• 3.3.1 驅(qū)動助力轉(zhuǎn)向的基本結(jié)構(gòu)36-37
• 3.3.2 助力曲線設(shè)計(jì)37-38
• 3.3.3 驅(qū)動助力基本控制框架38
• 3.4 協(xié)調(diào)控制方案設(shè)計(jì)38-39
• 3.5 差動特性的協(xié)調(diào)控制方法39-42
• 3.6 小結(jié)42-44
• 第四章 幾種典型工況仿真分析44-54
• 4.1 引言44
• 4.2 仿真系統(tǒng)開發(fā)工具CARSIM/SIMULINK介紹44-46
• 4.3 仿真結(jié)果及分析46-53
• 4.3.1 雙移線實(shí)驗(yàn)46-48
• 4.3.2 單移線實(shí)驗(yàn)48-50
• 4.3.3 “J”形實(shí)驗(yàn)50-51
• 4.3.4 弦實(shí)驗(yàn)51-53
• 4.4 小結(jié)53-54
• 第五章 實(shí)車搭建及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證54-76
• 5.1 引言54
• 5.2 整體結(jié)構(gòu)和布置54-57
• 5.2.1 電機(jī)性能參數(shù)55-56
• 5.2.2 電池性能參數(shù)56-57
• 5.3 強(qiáng)電設(shè)計(jì)57-59
• 5.3.1 強(qiáng)電線路布置57
• 5.3.2 強(qiáng)電控制箱57-59
• 5.4 弱電設(shè)計(jì)59-66
• 5.4.1 開關(guān)信號60-62
• 5.4.2 模擬信號62-63
• 5.4.3 電機(jī)控制器Can通信63-64
• 5.4.4 整車控制器64-66
• 5.4.5 Can網(wǎng)絡(luò)66
• 5.5 控制策略設(shè)計(jì)66-72
• 5.5.1 整車控制模塊說明66-67
• 5.5.2 整車控制模式識別說明67-71
• 5.5.3 Can通信設(shè)置71-72
• 5.6 實(shí)車實(shí)驗(yàn)72-75
• 5.7 小結(jié)75-76
• 第六章 全文總結(jié)及展望76-79
• 6.1 全文總結(jié)76-77
• 6.1.1 論文主要內(nèi)容總結(jié)76-77
• 6.1.2 本文創(chuàng)新點(diǎn)77
• 6.2 工作展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-85
• 附錄85-90
• A Micro-autobox引腳85-88
• B 作者簡介及與碩士期間的學(xué)術(shù)成果88-90
• 致謝90

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本文編號：645105