輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向與橫擺力矩控制研究.pdf

1、在節(jié)能、環(huán)保和安全作為當(dāng)今汽車發(fā)展三大主題的潮流下，電動(dòng)汽車成為了汽車工業(yè)發(fā)展的焦點(diǎn)。輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車將驅(qū)動(dòng)電機(jī)與車輪集成為一個(gè)整體，不僅大大簡化甚至消除了傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)裝置，更重要的提供了一種新型的車輛驅(qū)動(dòng)形式。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，該驅(qū)動(dòng)形式可以對各個(gè)車輪進(jìn)行獨(dú)立、快速、精確的轉(zhuǎn)矩控制，使其不但可以方便實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的車輛底盤動(dòng)力學(xué)控制，而且還可以開發(fā)出傳統(tǒng)汽車難以實(shí)現(xiàn)的新功能和新技術(shù)。為了充分利用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車這一獨(dú)特優(yōu)勢，

2、有必要對其控制系統(tǒng)進(jìn)行研究以改善車輛的操縱穩(wěn)定性。因此，本文主要從以下幾個(gè)方面展開研究。
　　①建立輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車動(dòng)力學(xué)模型。根據(jù)后文控制系統(tǒng)的推導(dǎo)和仿真驗(yàn)證的需要，建立了包含車輛縱向、側(cè)向、橫擺以及四個(gè)車輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的七自由度整車模型及其相關(guān)子模型包括輪胎模型、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型、駕駛員模型和電機(jī)模型。利用carsim車輛動(dòng)力學(xué)軟件對所建立的整車模型進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。
　?、诓顒?dòng)助力轉(zhuǎn)向技術(shù)控制研究。首先分析了差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的基

3、本原理，根據(jù)目前助力系統(tǒng)常用的三種助力特性曲線(直線型、折線型、曲線型)的優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于二次曲線的曲線型助力特性的差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，通過三種不同的方向盤轉(zhuǎn)角輸入和初始速進(jìn)行了仿真分析。
　?、圮囕v橫擺力矩控制研究。針對車輛在極限工況下的橫擺穩(wěn)定性和軌跡保持問題，建立了以車輛橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角為控制目標(biāo)的橫擺力矩滑?？刂破鳎瑸榱藴p小滑?？刂破鞔嬖诘墓逃卸墩駟栴}，充分利用滑?？刂婆c模糊控制的優(yōu)勢，設(shè)計(jì)了模糊滑模控制器。此外針對

4、車輛質(zhì)心側(cè)偏角，輪胎力等重要狀態(tài)參數(shù)難以直接測量的問題，建立了結(jié)構(gòu)簡單、計(jì)算快速的非線性滑模觀測器。最后通過仿真試驗(yàn)分別對滑模觀測器和橫擺穩(wěn)定性控制系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　④差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向與車輛橫擺力矩聯(lián)合控制。根據(jù)前文的分析，在系統(tǒng)總結(jié)差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向和橫擺力矩控制相互聯(lián)系的基礎(chǔ)之上，建立整體上以橫擺力矩控制為主，局部優(yōu)先考慮差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的聯(lián)合控制系統(tǒng)，把兩者有機(jī)融合為一體，優(yōu)勢互補(bǔ)。最后采用蛇形繞樁和雙紐線人車閉環(huán)仿真試驗(yàn)，對聯(lián)合控制