轮毂电机驱动汽车路径跟踪及差动转向多目标控制研究
发布时间：2021-12-17 12:09
轮毂电机驱动汽车取消了传统的机械传动系统,具有四轮转矩独立可控、转矩响应迅速以及控制灵活等优势,其在车辆纵横向动力学控制、主动安全控制、差动转向控制以及整车稳定性控制等方面表现出了较大的潜力。本文首先针对轮毂电机驱动汽车主动安全控制方面,在保证车辆一定的操纵稳定性的前提下,设计基于动态边界可拓决策的路径跟踪控制系统来辅助驾驶员进行路径跟踪。控制系统包含决策层、控制层以及执行层,其中决策层基于神经网络算法设计随车速、道路曲率以及路面附着系数变化的动态可拓边界,将不同的危险程度划分成不同的控制区域;控制层设计路径跟踪控制器以及电子差速控制器,并设计二者的协调控制策略,在不同控制区域内分别进行路径跟踪控制、电子差速控制以及二者的协调控制;执行层依据当前路面附着系数、车速以及侧向加速度的不同划分不同的转矩优化分配模式,在不同分配模式之间实现稳定性分配与经济性分配两种优化分配目标的切换以及联合优化。通过Car Sim/Simulink联合仿真验证了所设计的路径跟踪控制系统的有效性。在对轮毂电机驱动汽车路径跟踪等主动安全控制系统进行研究时,其车辆本身的动力学性能不容忽视,尤其是对于采用差动转向的轮...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
国外汽车厂商轮毂电机驱动汽车
合肥工业大学硕士学位论文4元开发了轮毂电机驱动电动实验车平台FPEV2-Kanon[17]。东京农工大学MasaoNagai团队和东京大学YoichiHori团队合作先后开发了轮毂电机驱动实验车，并在该实验车平台上进行了直接横摆力矩控制、四轮转向与直接横摆力矩集成控制等研究[18]。(a)俄亥俄州立大学实验车(b)日本东京大学实验车图1.2国外高校轮毂电机驱动实验车Fig1.2In-wheelmotordrivetestvehiclesofforeignuniversities1.2.2国内轮毂电机驱动汽车发展现状轮毂电机驱动汽车在国内汽车市场也引起了较大的关注。比亚迪公司于2004年车展发布了其研发的轮毂电机驱动概念车ET，该车集成了ABS，ASR和ESP等功能[8]。另外，比亚迪还推出了其轮毂电机驱动电动客车K9，该车采用双轮毂电机后桥驱动的布置形式。2011年奇瑞汽车集团在上海车展上展出了其开发的轮毂电机驱动电动汽车瑞麒X1[19]。同年，广汽集团也展出了其开发的双轮毂电机后桥驱动的传祺系列电动汽车E-Trumpchi[20]。(a)比亚迪ET(b)比亚迪K9(c)奇瑞瑞麒X1图1.3国内汽车厂商轮毂电机驱动汽车Fig1.3In-wheelmotordrivevehiclesofdomesticautomobilemanufacturers相较于国内汽车企业开始轮毂电机驱动汽车的布局，国内高校也针对轮毂电机驱动汽车做了较为深入的研究。同济大学余桌平教授对轮毂电机驱动汽车动力学控制方面的发展现状进行了较为深入的总结[21]。吉林大学宗长富教授等学者采
合肥工业大学硕士学位论文34图3.6不同速度下的直线路径工况仿真结果Fig3.6Simulationresultunderstraighttrajectoryconditionwithdifferentvehiclespeeds由图3.6可知，车速在10m/s，20m/s以及30m/s时，车辆与期望路径的最大偏移量分别为0.78m，0.81m和0.86m。不同车速下最大横向偏移量差距较小，这在一定程度上表明所设计的路径跟踪控制系统在不同的车速下都表现出了较好的效果。工况二：曲线路径工况(驾驶员未参与操作)车辆从0m/s开始加速，在15s内加速到30m/s，道路附着系数为0.85，期望路径为先直线后曲线最后直线，在整个仿真过程中驾驶员未参与操作。仿真结果如图3.7所示。(a)车速(b)路径曲率(c)横向偏移(d)电机转矩图3.7曲线路径工况仿真结果Fig3.7Simulationresultsundercurvetrajectorycondition
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于可拓决策和人工势场法的车道偏离辅助系统研究[J]. 陈无畏,胡振国,汪洪波,魏振亚,谢有浩. 机械工程学报. 2018(16)
[2]考虑人机协调的基于转向和制动可拓联合的车道偏离辅助控制[J]. 汪洪波,夏志,陈无畏. 机械工程学报. 2019(04)
[3]基于差动和自主转向协调的分布式驱动无人车轨迹跟踪[J]. 徐兴,卢山峰,陈龙,蔡英凤,李勇. 汽车工程. 2018(04)
[4]轮毂电机驱动汽车电子差速与差动助力转向的协调控制[J]. 卢山峰,徐兴,陈龙,王峰,王吴杰. 机械工程学报. 2017(16)
[5]分布式驱动电动汽车动力学控制发展现状综述[J]. 余卓平,冯源,熊璐. 机械工程学报. 2013(08)
[6]全轮独立电驱动车辆双重转向控制策略的研究[J]. 范晶晶,罗禹贡,张海林,李克强. 汽车工程. 2011(05)
[7]Multi-objective robust control based on fuzzy singularly perturbed models for hypersonic vehicles[J]. HU YeNan 1 , YUAN Yuan 2 , MIN HaiBo 2,3 & SUN FuChun 1 1 Department of Computer Science and Technology, Tsinghua University, Beijing 100084, China; 2 Department of Automation, Xi’an Research Institute of High-Tech, Xi’an, Shaanxi 710025, China; 3 Beijing Institute of Astronautical System Engineering, Beijing 100076, China. Science China（Information Sciences）. 2011(03)
博士论文
[1]考虑人车路特性的智能汽车控制权切换评价方法研究[D]. 范达.吉林大学 2019
[2]分布式电动汽车操纵稳定性集成控制方法研究[D]. 谢宪毅.吉林大学 2018
[3]四轮独立驱动独立转向电动汽车控制与协调方法研究[D]. 高琳琳.吉林大学 2017
[4]基于差动转向的分布式直驱电动汽车鲁棒控制方法研究[D]. 景晖.东南大学 2017
[5]基于质心侧偏角相平面的车辆稳定性控制系统研究[D]. 刘伟.吉林大学 2013
[6]分布式电驱动车辆纵横向运动综合控制[D]. 戴一凡.清华大学 2013
硕士论文
[1]考虑单电机故障的轮毂电机驱动汽车稳定性控制研究[D]. 林澍.合肥工业大学 2018
[2]汽车横摆力矩控制与差动助力转向的可拓协调控制[D]. 孙晓文.合肥工业大学 2017
本文编号：3540090
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
国外汽车厂商轮毂电机驱动汽车
合肥工业大学硕士学位论文4元开发了轮毂电机驱动电动实验车平台FPEV2-Kanon[17]。东京农工大学MasaoNagai团队和东京大学YoichiHori团队合作先后开发了轮毂电机驱动实验车，并在该实验车平台上进行了直接横摆力矩控制、四轮转向与直接横摆力矩集成控制等研究[18]。(a)俄亥俄州立大学实验车(b)日本东京大学实验车图1.2国外高校轮毂电机驱动实验车Fig1.2In-wheelmotordrivetestvehiclesofforeignuniversities1.2.2国内轮毂电机驱动汽车发展现状轮毂电机驱动汽车在国内汽车市场也引起了较大的关注。比亚迪公司于2004年车展发布了其研发的轮毂电机驱动概念车ET，该车集成了ABS，ASR和ESP等功能[8]。另外，比亚迪还推出了其轮毂电机驱动电动客车K9，该车采用双轮毂电机后桥驱动的布置形式。2011年奇瑞汽车集团在上海车展上展出了其开发的轮毂电机驱动电动汽车瑞麒X1[19]。同年，广汽集团也展出了其开发的双轮毂电机后桥驱动的传祺系列电动汽车E-Trumpchi[20]。(a)比亚迪ET(b)比亚迪K9(c)奇瑞瑞麒X1图1.3国内汽车厂商轮毂电机驱动汽车Fig1.3In-wheelmotordrivevehiclesofdomesticautomobilemanufacturers相较于国内汽车企业开始轮毂电机驱动汽车的布局，国内高校也针对轮毂电机驱动汽车做了较为深入的研究。同济大学余桌平教授对轮毂电机驱动汽车动力学控制方面的发展现状进行了较为深入的总结[21]。吉林大学宗长富教授等学者采
合肥工业大学硕士学位论文34图3.6不同速度下的直线路径工况仿真结果Fig3.6Simulationresultunderstraighttrajectoryconditionwithdifferentvehiclespeeds由图3.6可知，车速在10m/s，20m/s以及30m/s时，车辆与期望路径的最大偏移量分别为0.78m，0.81m和0.86m。不同车速下最大横向偏移量差距较小，这在一定程度上表明所设计的路径跟踪控制系统在不同的车速下都表现出了较好的效果。工况二：曲线路径工况(驾驶员未参与操作)车辆从0m/s开始加速，在15s内加速到30m/s，道路附着系数为0.85，期望路径为先直线后曲线最后直线，在整个仿真过程中驾驶员未参与操作。仿真结果如图3.7所示。(a)车速(b)路径曲率(c)横向偏移(d)电机转矩图3.7曲线路径工况仿真结果Fig3.7Simulationresultsundercurvetrajectorycondition
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于可拓决策和人工势场法的车道偏离辅助系统研究[J]. 陈无畏,胡振国,汪洪波,魏振亚,谢有浩. 机械工程学报. 2018(16)
[2]考虑人机协调的基于转向和制动可拓联合的车道偏离辅助控制[J]. 汪洪波,夏志,陈无畏. 机械工程学报. 2019(04)
[3]基于差动和自主转向协调的分布式驱动无人车轨迹跟踪[J]. 徐兴,卢山峰,陈龙,蔡英凤,李勇. 汽车工程. 2018(04)
[4]轮毂电机驱动汽车电子差速与差动助力转向的协调控制[J]. 卢山峰,徐兴,陈龙,王峰,王吴杰. 机械工程学报. 2017(16)
[5]分布式驱动电动汽车动力学控制发展现状综述[J]. 余卓平,冯源,熊璐. 机械工程学报. 2013(08)
[6]全轮独立电驱动车辆双重转向控制策略的研究[J]. 范晶晶,罗禹贡,张海林,李克强. 汽车工程. 2011(05)
[7]Multi-objective robust control based on fuzzy singularly perturbed models for hypersonic vehicles[J]. HU YeNan 1 , YUAN Yuan 2 , MIN HaiBo 2,3 & SUN FuChun 1 1 Department of Computer Science and Technology, Tsinghua University, Beijing 100084, China; 2 Department of Automation, Xi’an Research Institute of High-Tech, Xi’an, Shaanxi 710025, China; 3 Beijing Institute of Astronautical System Engineering, Beijing 100076, China. Science China（Information Sciences）. 2011(03)
博士论文
[1]考虑人车路特性的智能汽车控制权切换评价方法研究[D]. 范达.吉林大学 2019
[2]分布式电动汽车操纵稳定性集成控制方法研究[D]. 谢宪毅.吉林大学 2018
[3]四轮独立驱动独立转向电动汽车控制与协调方法研究[D]. 高琳琳.吉林大学 2017
[4]基于差动转向的分布式直驱电动汽车鲁棒控制方法研究[D]. 景晖.东南大学 2017
[5]基于质心侧偏角相平面的车辆稳定性控制系统研究[D]. 刘伟.吉林大学 2013
[6]分布式电驱动车辆纵横向运动综合控制[D]. 戴一凡.清华大学 2013
硕士论文
[1]考虑单电机故障的轮毂电机驱动汽车稳定性控制研究[D]. 林澍.合肥工业大学 2018
[2]汽车横摆力矩控制与差动助力转向的可拓协调控制[D]. 孙晓文.合肥工业大学 2017
本文编号：3540090
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