考慮通信時滯和傳感器噪聲的四輪驅(qū)動電動汽車多狀態(tài)感知及控制.pdf

1、相比于傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車，四輪獨立驅(qū)動電動汽車擁有更多的執(zhí)行機構(gòu)，能更方便的調(diào)節(jié)每個車輪的轉(zhuǎn)矩，從而更有效的控制車輛運動。因此，其整車協(xié)調(diào)控制已成為汽車行業(yè)近年來關(guān)注的熱點問題之一。為了實現(xiàn)整車的協(xié)調(diào)控制，現(xiàn)代汽車廣泛采用車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行控制單元之間的數(shù)據(jù)通信。整個車輛控制系統(tǒng)不再是點對點連接的中央控制系統(tǒng)，而是分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠顯著的降低導(dǎo)線成本，減輕導(dǎo)線重量并增加整個控制系統(tǒng)的可靠性。但是，采用網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)通信也會不可

2、避免的導(dǎo)致信息傳輸?shù)臅r間滯后。對于四輪獨立驅(qū)動電動汽車，所需傳遞的信息更多，網(wǎng)絡(luò)負載也更大。這樣的時間滯后可能會對運動控制產(chǎn)生不利影響。同時，控制器計算需要時間，傳感器采集到的信號也含有一定程度的噪聲。本文針對四輪獨立驅(qū)動電動汽車多狀態(tài)感知問題進行了研究，解決了反饋回路時滯和傳感器噪聲問題。通過CarSim Simulink聯(lián)合仿真，對感知方法進行了仿真驗證。本文的工作主要包括如下幾個部分:
　　(1)根據(jù)車輛動力學(xué)理論，建立了四

3、輪獨立驅(qū)動電動汽車運動的簡單數(shù)學(xué)模型，為之后的研究提供基礎(chǔ)。該模型考慮了整車的縱向運動、側(cè)向運動、橫擺運動，四個車輪的轉(zhuǎn)動，直流無刷電機與電機控制器特性。
　　(2)具體分析了四輪獨立驅(qū)動電動汽車運動控制系統(tǒng)的電氣電子架構(gòu)和控制器局域網(wǎng)的通信協(xié)議，在此基礎(chǔ)上計算了網(wǎng)絡(luò)通信實時性指標，即網(wǎng)絡(luò)負載率和最長延遲時間，以及整個網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的延時。
　　(3)基于遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和無跡卡爾曼濾波器設(shè)計了四輪獨立驅(qū)動電動汽車的多狀態(tài)感知系統(tǒng)

4、。該方法理論基礎(chǔ)來源于認知神經(jīng)科學(xué)中對人類運動感覺系統(tǒng)的研究。人類的運動知覺不是單一依賴于時滯和含噪聲的傳感信號，而是綜合利用了傳感信號與自已的預(yù)測。預(yù)測能力可以從過去與世界的互動中學(xué)習(xí)獲得。本文采用先進的遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與訓(xùn)練方法學(xué)習(xí)四輪獨立驅(qū)動電動汽車的動力學(xué)模型，并通過無跡卡爾曼預(yù)測器將先驗信息與傳感信號進行融合，形成運動知覺，從而補償時滯與噪聲。
　　(4)通過狀態(tài)感知方法與二階滑動模態(tài)變結(jié)構(gòu)控制器對四輪獨立驅(qū)動電動汽車的