發(fā)布時(shí)間：2017-08-30 03:24

  本文關(guān)鍵詞：四輪輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛直駛穩(wěn)定性控制策略研究

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【摘要】：隨著新能源車輛產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛成為當(dāng)下高校、企業(yè)研究開發(fā)的熱點(diǎn)。四輪輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛具有傳動(dòng)鏈短,動(dòng)力響應(yīng)速度快、能量傳遞效率高等優(yōu)點(diǎn)。但是由于輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩存在相關(guān)耦合干涉,如何協(xié)同四個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)矩工作,保證車輛在不同路況下的直線行駛穩(wěn)定性成為相關(guān)研究的重點(diǎn)。本文以北京市教委項(xiàng)目“線控分布式驅(qū)動(dòng)純電動(dòng)乘用車控制理論研究與關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)”為背景,以四輪輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛作為研究對(duì)象,對(duì)車輛直線行駛穩(wěn)定性展開研究。首先,通過多體動(dòng)力學(xué)軟件CarSim建立了四輪輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛的整車動(dòng)力學(xué)模型。根據(jù)車輛動(dòng)力性能指標(biāo),對(duì)輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了參數(shù)匹配設(shè)計(jì),并在MATLAB中建立了理想電機(jī)模型,并通過MATLAB/CarSim聯(lián)合仿真平臺(tái)對(duì)車輛的直線行駛能力進(jìn)行了驗(yàn)證,為后續(xù)車輛仿真奠定了基礎(chǔ)。分析了高附著系數(shù)路面、低附著系數(shù)路面、對(duì)開路面對(duì)車輛直線行駛穩(wěn)定性的影響,仿真結(jié)果表明低附著系數(shù)路面和對(duì)開路面對(duì)于車輛直線行駛性能和穩(wěn)定行駛性能有較大影響。針對(duì)不同路面對(duì)車輛行駛的影響,設(shè)計(jì)了車輛直線行駛穩(wěn)定性控制策略�？刂撇呗园ɑ诨Ｗ兘Y(jié)構(gòu)算法和PID算法的上層控制器和基于最優(yōu)控制方法的下層控制器。其中上層控制器主要包括速度跟蹤滑�？刂破鳌M擺力矩滑�？刂破�、路面識(shí)別模塊和PID滑轉(zhuǎn)率控制器。針對(duì)高附著系數(shù)路面、低附著系數(shù)路面和對(duì)開路面,進(jìn)行了車輛直線行駛穩(wěn)定性仿真,仿真結(jié)果表明:當(dāng)路面附著系數(shù)過低,控制策略不僅可以將各個(gè)車輪滑轉(zhuǎn)率保持在最優(yōu)滑轉(zhuǎn)率附近,同時(shí)通過橫擺力矩調(diào)節(jié),保證車輛橫擺角在0.5deg/s范圍內(nèi),可以有效保證車輛直線行駛穩(wěn)定性。最后,建立了基于RT_LAB的四輪輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)硬件在環(huán)仿真,完成了整車控制器驅(qū)動(dòng)代碼編寫,設(shè)計(jì)了基于Labview的CAN總線數(shù)據(jù)采集軟件,并在樣車上實(shí)施了低附著系數(shù)路面實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證:試驗(yàn)結(jié)果表明:控制策略下,在0.5s以后,車輪滑轉(zhuǎn)率控制在最優(yōu)滑轉(zhuǎn)率0.12附近,同時(shí)橫擺角速度處于0.1deg/s以下,證明了控制策略的有效性。
【關(guān)鍵詞】：電動(dòng)汽車 輪轂電機(jī) 直線行駛穩(wěn)定性
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U469.72
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-26
• 1.1 課題研究的背景及意義11-14
• 1.1.2 課題研究的目的和意義13-14
• 1.2 輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀14-19
• 1.2.1 輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r14-18
• 1.2.2 輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r18-19
• 1.3 國(guó)內(nèi)外車輛直駛穩(wěn)定性控制研究發(fā)展19-25
• 1.3.1 車輛直駛穩(wěn)定性控制上層控制研究概述19-23
• 1.3.2 車輛直駛穩(wěn)定性控制下層控制研究概述23-24
• 1.3.3 車輛直駛穩(wěn)定性控制方法現(xiàn)狀總結(jié)24-25
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容25-26
• 第2章 四輪輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛動(dòng)力學(xué)建模26-42
• 2.1 車輛動(dòng)力學(xué)模型建立方法概述26-29
• 2.1.1 人工建模方法26-27
• 2.1.2 計(jì)算機(jī)自動(dòng)建模方法27-28
• 2.1.3 圖像化建模方法28-29
• 2.2 動(dòng)力學(xué)軟件CarSim介紹29-31
• 2.3 軟件CarSim整車動(dòng)力學(xué)模型31-35
• 2.3.1 車身系統(tǒng)模型32
• 2.3.2 空氣動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)模型32-33
• 2.3.3 動(dòng)力與傳動(dòng)系統(tǒng)模型33-34
• 2.3.4 制動(dòng)系統(tǒng)系統(tǒng)模型34
• 2.3.5 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型34-35
• 2.3.6 懸架系統(tǒng)模型35
• 2.3.7 輪胎模型35
• 2.4 駕駛員模型建立35-37
• 2.5 輪轂電機(jī)匹配計(jì)算37-40
• 2.6 車輛Car Sim模型直線行駛能力驗(yàn)證40-41
• 2.7 本章小結(jié)41-42
• 第3章 不同路面對(duì)車輛直駛穩(wěn)定性影響42-52
• 3.1 車輛直線行駛穩(wěn)定性控制參數(shù)分析42-44
• 3.2 不同路面對(duì)車輛直駛穩(wěn)定性影響仿真44-51
• 3.2.1 高附著系數(shù)路面仿真45-47
• 3.2.2 低附著系數(shù)路面仿真47-49
• 3.2.3 對(duì)開路面仿真49-51
• 3.3 本章小結(jié)51-52
• 第4章 車輛直駛穩(wěn)定性控制策略研究52-77
• 4.1 車輛數(shù)學(xué)模型的建立52-55
• 4.1.1 車輛坐標(biāo)系選擇52-53
• 4.1.2 整車動(dòng)力學(xué)模型建立53-54
• 4.1.3 車輪動(dòng)力學(xué)分析54-55
• 4.2 直線行駛穩(wěn)定性控制目標(biāo)與控制變量55
• 4.3 基于分層結(jié)構(gòu)的車輛直線行駛控制策略55-57
• 4.3.1 車輛控制單元與執(zhí)行器冗余系統(tǒng)55-56
• 4.3.2 車輛控制系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)56-57
• 4.4 車輛直線行駛穩(wěn)定性上層控制器設(shè)計(jì)57-68
• 4.4.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制方法簡(jiǎn)介57-61
• 4.4.1.1 滑�？刂频幕驹�57-60
• 4.4.1.2 滑�？刂圃谶\(yùn)動(dòng)跟蹤控制上的應(yīng)用60
• 4.4.1.3 滑�？刂浦械摹岸墩瘛眴栴}60-61
• 4.4.2 控制策略上層控制器描述61-63
• 4.4.3 車輛縱向車速滑模控制器設(shè)計(jì)63
• 4.4.4 車輛橫擺角速度滑模控制器設(shè)計(jì)63-64
• 4.4.5 路面狀態(tài)識(shí)別模塊64-66
• 4.4.6 車輪滑轉(zhuǎn)率控制器66-68
• 4.5 車輛直線行駛穩(wěn)定性下層控制器設(shè)計(jì)68-70
• 4.6 車輛直線行駛穩(wěn)定性仿真70-76
• 4.6.1 高附著系數(shù)路面仿真分析71-72
• 4.6.2 低附著系數(shù)路面仿真分析72-74
• 4.6.3 對(duì)開路面仿真分析74-76
• 4.7 本章小結(jié)76-77
• 第5章 四輪輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛試驗(yàn)平臺(tái)開發(fā)77-88
• 5.1 四輪輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功能需求77-78
• 5.2 四輪輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛試驗(yàn)平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)方案78-79
• 5.3 四輪輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛試驗(yàn)平臺(tái)搭建79-85
• 5.3.1 四輪輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)樣車改造79-81
• 5.3.2 RT_LAB實(shí)時(shí)仿真仿真工控機(jī)配置81-83
• 5.3.3 整車控制器83-84
• 5.3.4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)84-85
• 5.4 四輪輪轂電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái)總裝85
• 5.5 車輛直線行駛穩(wěn)定性試驗(yàn)85-87
• 5.5.1 試驗(yàn)方法介紹85
• 5.5.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析85-87
• 5.6 本章小結(jié)87-88
• 結(jié)論88-90
• 1.全文總結(jié)88-89
• 2.創(chuàng)新點(diǎn)89
• 3.研究工作展望89-90
• 參考文獻(xiàn)90-94
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文與研究成果清單94-95
• 致謝95

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1 本報(bào)記者 馬靜t，

本文編號(hào)：757003