本文關(guān)鍵詞：輪轂驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車橫擺穩(wěn)定預(yù)測控制方法研究

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【摘要】：輪轂驅(qū)動(dòng)汽車將驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)直接安裝在驅(qū)動(dòng)輪內(nèi),具有傳動(dòng)鏈短、傳動(dòng)高效、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn),可提高能源利用率和車輛的操控性能,是電動(dòng)汽車主要發(fā)展趨勢。輪轂/輪邊驅(qū)動(dòng)汽車通過四輪扭矩協(xié)調(diào)控制可實(shí)現(xiàn)車輛穩(wěn)定性控制、牽引力控制等功能,改變傳統(tǒng)燃油汽車相應(yīng)的控制方式,帶來新的技術(shù)變革。目前,針對輪轂驅(qū)動(dòng)汽車穩(wěn)定性控制的研究主要考慮縱向和側(cè)向動(dòng)力學(xué)特性,忽略在高速大轉(zhuǎn)向工況下垂向動(dòng)力學(xué)對車輛穩(wěn)定性的影響。對此,本文研究考慮垂向動(dòng)力學(xué)的輪轂驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車穩(wěn)定性問題,以期提高車輛在復(fù)雜工況下的穩(wěn)定性控制性能,具有理論與實(shí)際意義。本文第二章首先考慮側(cè)向動(dòng)態(tài)與側(cè)傾動(dòng)態(tài)耦合關(guān)系,建立了車輛側(cè)向、橫擺、側(cè)傾三自由度的耦合動(dòng)力學(xué)模型。通過對車輛垂向動(dòng)態(tài)載荷、輪胎模型以及輪胎橢圓約束的討論,得到側(cè)傾動(dòng)態(tài)與橫擺動(dòng)態(tài)的耦合關(guān)系。通過側(cè)傾動(dòng)力學(xué)的相軌跡分析,得到防側(cè)翻的側(cè)傾約束范圍。由此,給出了考慮側(cè)向、橫擺動(dòng)態(tài)并將側(cè)傾作為橫擺約束的二自由度線性模型。在給出的約束二自由度線性模型基礎(chǔ)上,本文第三章設(shè)計(jì)了橫擺率跟蹤控制算法和扭矩分配策略�；诳刂茊栴}對狀態(tài)量和輸出量需加入約束限制,因此本文選取約束模型預(yù)測控制方法。首先分析了車輛轉(zhuǎn)向過度或轉(zhuǎn)向不足和側(cè)翻產(chǎn)生的原因,影響因素和控制器控制目標(biāo),實(shí)現(xiàn)了具有防側(cè)翻功能的車輛橫擺穩(wěn)定控制。而后基于高精度車輛動(dòng)力學(xué)模型ve DYNA,對車輛高速大轉(zhuǎn)角以及蛇形轉(zhuǎn)向工況進(jìn)行了仿真,驗(yàn)證給出算法的可行性和有效性。針對低附著系數(shù)路面轉(zhuǎn)向行駛時(shí),橫擺穩(wěn)定控制存在軌跡偏移以及車輛側(cè)滑失穩(wěn)問題。本文第四章在第三章的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步考慮了防側(cè)滑約束和轉(zhuǎn)向軌跡跟蹤需求,給出了考慮質(zhì)心側(cè)偏角和橫擺率的模型預(yù)測控制控制方法。分析了軌跡偏移的影響因素和控制目標(biāo),設(shè)計(jì)約束模型控制防側(cè)滑橫擺穩(wěn)定性控制器。在低附著系數(shù)路面下高速大轉(zhuǎn)角以及蛇形轉(zhuǎn)向工況下,檢驗(yàn)了給出的控制方法的可行性。并根據(jù)在不同路面附著系數(shù),車速及轉(zhuǎn)向角轉(zhuǎn)向時(shí)車輛軌跡跟蹤狀態(tài),給出了橫擺穩(wěn)定控制策略。本文第五章給出了一種輪轂/輪邊電驅(qū)動(dòng)汽車橫擺穩(wěn)定控制快速控制原型和硬件在環(huán)測試(HIL)系統(tǒng)構(gòu)建方法。即將控制器和被控對象通過代碼生成載入實(shí)時(shí)系統(tǒng)中,以檢驗(yàn)本文第三章和第四章設(shè)計(jì)的模型預(yù)測控制控制器性能,第五章將隱式模型預(yù)測控制改進(jìn)為顯式模型預(yù)測控制,以滿足實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)dSPACE運(yùn)算要求,避免了在線優(yōu)化計(jì)算。檢驗(yàn)得到控制器控制效果與仿真一致,且穩(wěn)定可靠,可后續(xù)投入實(shí)際測試。
【關(guān)鍵詞】：輪轂/輪邊電驅(qū)動(dòng)汽車 橫擺穩(wěn)定控制 模型預(yù)測控制 硬件在環(huán)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U469.72;TP273
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 課題背景及研究意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析11-17
• 1.2.1 輪轂電驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車研究概況11-13
• 1.2.2 輪轂電驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 輪轂電驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車動(dòng)力學(xué)控制研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容17-19
• 第2章 具有側(cè)傾約束的車輛側(cè)向動(dòng)力學(xué)建模19-32
• 2.1 引言19
• 2.2 車輛動(dòng)力學(xué)建模19-23
• 2.3 橫擺與側(cè)傾動(dòng)態(tài)特性分析23-31
• 2.3.1 模型轉(zhuǎn)化23-28
• 2.3.2 側(cè)傾約束28-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第3章 橫擺率跟蹤控制方法研究32-51
• 3.1 引言32
• 3.2 橫擺率跟蹤控制問題描述32-34
• 3.3 橫擺率跟蹤約束MPC控制器設(shè)計(jì)34-41
• 3.3.1 控制方法選取34-35
• 3.3.2 控制問題求解35-41
• 3.4 仿真結(jié)果與分析41-50
• 3.4.1 仿真環(huán)境與參數(shù)41-44
• 3.4.2 仿真驗(yàn)證44-50
• 3.5 本章小結(jié)50-51
• 第4章 橫擺穩(wěn)定性控制方法研究51-66
• 4.1 引言51
• 4.2 橫擺穩(wěn)定性控制問題描述51-53
• 4.3 橫擺穩(wěn)定MPC控制器設(shè)計(jì)53-55
• 4.4 仿真結(jié)果與分析55-61
• 4.4.1 仿真驗(yàn)證55-61
• 4.5 橫擺穩(wěn)定控制策略分析61-65
• 4.6 本章小結(jié)65-66
• 第5章 橫擺穩(wěn)定控制的仿真與實(shí)現(xiàn)技術(shù)66-81
• 5.1 引言66
• 5.2 控制系統(tǒng)開發(fā)流程66-67
• 5.3 顯式MPC控制器實(shí)現(xiàn)67-73
• 5.4 dSPACE實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)73-76
• 5.4.1 整車仿真平臺搭建及功能分析73-74
• 5.4.2 系統(tǒng)控制界面設(shè)計(jì)以及平臺功能分析74-76
• 5.5 測試結(jié)果分析76-80
• 5.5.1 輪轂電驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車車輛特性測試76-78
• 5.5.2 控制器測試78-80
• 5.6 本章小結(jié)80-81
• 結(jié)論81-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文87-89
• 致謝89

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本文編號：613966