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文檔簡介
1、節(jié)能、環(huán)保、安全是汽車未來持續(xù)發(fā)展的方向和永恒主題,輪轂電機(jī)電動汽車因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)與驅(qū)動形式越來越受到研究學(xué)者的關(guān)注。與傳統(tǒng)汽車相比,輪轂電機(jī)電動汽車具有顯著的動力學(xué)控制優(yōu)勢,主要體現(xiàn)在其各輪驅(qū)動轉(zhuǎn)矩獨(dú)立且實(shí)時可控、電機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度快且控制精度高這兩個方面。那么,如何利用這些優(yōu)勢,通過合理的控制輪轂電機(jī)電動汽車驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)矩來提高車輛電氣化連接驅(qū)動行駛的穩(wěn)定性自然就成了目前的一個重要挑戰(zhàn)和研究熱點(diǎn)。本文正是基于此,對輪轂電機(jī)電動汽車
2、的實(shí)車平臺及其驅(qū)動過程的穩(wěn)定性控制策略進(jìn)行了展開研究。
首先,根據(jù)研究需要,設(shè)計(jì)搭建了基于傳統(tǒng)簡易車架的輪轂電機(jī)電動汽車實(shí)車平臺。平臺車設(shè)計(jì)先從總體架構(gòu)層面上對整車的電子控制系統(tǒng)架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)通訊架構(gòu)進(jìn)行了定義,然后對整車的電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、動力電池、懸架轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)等關(guān)鍵子系統(tǒng)進(jìn)行了獨(dú)立設(shè)計(jì),經(jīng)匹配、校核、組裝、加工,完成輪轂電機(jī)電動汽車實(shí)車平臺的搭建。
其次,根據(jù)實(shí)車平臺物理結(jié)構(gòu)及參數(shù),基于CarSim傳統(tǒng)車模型,
3、經(jīng)動力系統(tǒng)等修改建立了輪轂電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動電動汽車整車模型,并設(shè)置了整車與電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的接口。在電機(jī)參數(shù)及其數(shù)學(xué)模型分析的基礎(chǔ)上,應(yīng)用Simulink建立了基于特性查表的轉(zhuǎn)矩PI控制的電機(jī)動力學(xué)模型。根據(jù)所定義的接口,通過制定基于車速跟隨PID控制以獲取總驅(qū)動力的整車驅(qū)動行駛策略,聯(lián)合CarSim/Simulink搭建了通用的輪轂電機(jī)電動汽車仿真測試平臺,并對其進(jìn)行了直駛能力及轉(zhuǎn)向能力的驗(yàn)證,同時進(jìn)一步對汽車在直線加速及轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性工況下常態(tài)
4、行駛的動態(tài)性能進(jìn)行了仿真,驗(yàn)證表明了該平臺的準(zhǔn)確性。
再次,基于分層結(jié)構(gòu)控制思想,設(shè)計(jì)了整車驅(qū)動控制策略。整個策略上層采用模塊化設(shè)計(jì)且分工明確,集成了車輛參考模型、失穩(wěn)判定模塊、總驅(qū)動力制定模塊、橫擺力矩決策模塊、滑轉(zhuǎn)率控制模塊等五大模塊。車輛參考模型負(fù)責(zé)給其他控制模塊提供參考信號,為使其能與CarSim的整車模型相匹配,選用了遺傳算法對其參數(shù)進(jìn)行了辨識。失穩(wěn)判定模塊負(fù)責(zé)實(shí)時地判斷車輛運(yùn)行過程的穩(wěn)定性狀態(tài),為不使驅(qū)動穩(wěn)定性控制
5、系統(tǒng)頻繁無故的啟動,設(shè)計(jì)了基于相平面法聯(lián)合橫擺角速度偏差門限值法的車輛失穩(wěn)判定方法??傭?qū)動力制定模塊則負(fù)責(zé)獲得車輛行駛需求的總驅(qū)動力,并對設(shè)定目標(biāo)車速的穩(wěn)定自適應(yīng)跟蹤。橫擺力矩決策模塊主要在車輛發(fā)生失穩(wěn)的情況下決策出調(diào)節(jié)車輛穩(wěn)定所需的橫擺力矩,考慮魯棒性,基于滑模理論,分別設(shè)計(jì)了以車身橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角為控制變量并考慮其誤差變化率的二階滑??刂破鳎瑸榱讼齼煽刂谱兞恐g的耦合影響,設(shè)計(jì)了一個耦合協(xié)調(diào)控制策略,通過加權(quán)得到橫擺力矩?;?/p>
6、轉(zhuǎn)率控制模塊則負(fù)責(zé)保證車輛運(yùn)行時車輪不發(fā)生滑轉(zhuǎn),一旦車輪滑轉(zhuǎn),基于模糊算法的滑轉(zhuǎn)率控制器則開始工作,從而提高整車行駛的穩(wěn)定性。下層驅(qū)動力分配層則負(fù)責(zé)將獲得的總驅(qū)動力、橫擺力矩及滑轉(zhuǎn)率控制力矩實(shí)時分配給每個驅(qū)動車輪?;谵D(zhuǎn)矩規(guī)則分配,對設(shè)計(jì)的驅(qū)動控制策略進(jìn)行角階躍及雙移線工況的仿真試驗(yàn),結(jié)果表明:相比無控制情況及橫擺角速度單變量橫擺力矩滑模控制時,設(shè)計(jì)的驅(qū)動綜合控制策略能更加有效提高車輛的操縱穩(wěn)定性和行駛安全性,驗(yàn)證了驅(qū)動控制策略的有效性
7、及其對工況的適應(yīng)性。
然后,對上層獲得的三種力矩在下層的有效分配問題進(jìn)行了研究,提出了基于動態(tài)載荷因子的分配方法及基于穩(wěn)定性的轉(zhuǎn)矩優(yōu)化分配方法,前者以動態(tài)載荷因子為分配系數(shù),充分考慮了汽車行駛過程的載荷轉(zhuǎn)移問題;后者以各個輪胎利用率之和最小為優(yōu)化目標(biāo),并考慮載荷轉(zhuǎn)移、路面附著條件限制以及電機(jī)轉(zhuǎn)矩輸出限制等因素,實(shí)時地將上層獲得的三種力矩由有效集算法解算并最優(yōu)分配給每個車輪。與轉(zhuǎn)矩規(guī)則分配方法相比,三種算法在Fishhook及蛇
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