多轴轮毂电机驱动车辆操纵稳定性控制策略研究
发布时间：2022-02-19 17:41
轮式装甲车具有重量轻、速度快、机动能力强等优点,随着电机技术的不断进步,以轮毂电机为动力源的多轴轮式装甲车成为了重要发展方向。多轴轮毂电机驱动车辆具有结构简单、传动效率高、动力性能优越等优点,研究其操纵稳定性能大大提高其在战场上的机动能力和作战能力。本文以某8×8轮毂电机驱动车辆为研究对象,针对车辆的操纵稳定性尤其是转向稳定性问题进行了详细的研究,并制定了相关的控制策略。基于车辆动力学建立了包括车身、悬架、车轮、轮胎等系统在内的23自由度车辆模型,并基于Matlab/Simulink建立了仿真模型并进行了仿真分析,验证了模型的有效性。建立了基于“预瞄最优曲率”理论的驾驶员模型,为后文的驾驶员闭环仿真奠定了基础。讨论分析了横摆角速度和质心侧偏角与车辆操纵稳定性之间的关系,并通过仿真分析了影响车辆操纵稳定性的因素。建立了2自由度参考模型,得到了参考横摆角速度与参考质心侧偏角。以分层控制结构为基础,建立了基于滑模控制的上层控制策略和基于最优控制分配的下层控制策略。基于Matlab/Simulink建立了分层控制结构的仿真模型,通过多种转向工况验证了控制策略的有效性。通过仿真分析可知,本文提出...
【文章来源】：北京理工大学北京市211工程院校985工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 轮毂电机驱动车辆发展概况
1.2.1 民用轮毂电机驱动车辆国内外发展概况
1.2.2 军用轮毂电机驱动车辆国内外发展概况
1.3 多轴轮毂电机驱动车辆转矩分配控制策略研究现状
1.3.1 上层控制研究概述
1.3.2 下层控制研究概述
1.3.3 转矩分配控制策略总结
1.4 本文主要研究内容
第2章 轮毂电机驱动车辆动力学建模
2.1 车辆动力学模型的建立
2.1.1 坐标系的建立
2.1.2 整车动力学模型的建立
2.1.3 悬架系统模型
2.1.4 车轮运动模型
2.1.5 轮毂电机模型
2.1.6 轮胎模型
2.1.7 车轮侧偏角及滑移率计算模型
2.1.8 转向模型
2.2 simulink仿真模型的建立
2.3 车辆动力学模型验证
2.3.1 直行工况
2.3.2 转向工况
2.4 驾驶员模型的建立
2.5 本章小结
第3章 车辆操纵稳定性分析
3.1 车辆稳定性分析
3.2 影响车辆稳定性因素的仿真分析
3.2.1 不同前轮转角情况下的对比
3.2.2 不同车速情况下的对比
3.3 线性2自由度参考模型
3.4 车辆理想参考状态
3.4.1 参考横摆角速度
3.4.2 参考质心侧偏角
3.5 本章小结
第4章 基于分层结构的转矩分配策略研究
4.1 分层控制结构设计
4.2 基于滑模控制的上层控制策略
4.2.1 滑模控制的基本原理
4.2.2 上层控制器设计
4.2.3 纵向运动滑模控制
4.2.4 侧向运动滑模控制
4.2.5 上层控制策略仿真分析
4.3 基于优化函数的下层转矩分配策略
4.3.1 轮胎纵向力的约束条件
4.3.2 确定目标函数
4.3.3 有效集算法
4.4 本章小结
第5章 基于Matlab/Simulink的仿真分析
5.1 仿真工况
5.1.1 阶跃转角工况
5.1.2 对开路面阶跃转角工况
5.1.3 角脉冲阶跃复合工况
5.1.4 双移线工况
5.2 本章小结
结论
1 全文总结
2 论文创新点
3 不足与展望
参考文献
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]线性二自由度汽车操纵稳定性仿真分析[J]. 王鑫,赵强,何法,景园. 森林工程. 2016(01)
[2]基于卡尔曼滤波理论的汽车质心侧偏角估计[J]. 崔高健,刘金龙,陈曌,曲代丽. 机械工程师. 2016(01)
[3]四轮轮毂电机驱动电动汽车电机/液压系统联合控制策略[J]. 杨鹏飞,熊璐,余卓平. 汽车工程. 2013(10)
[4]基于轮毂电机驱动的8×8车辆驱动防滑控制联合仿真研究[J]. 廖自力,阳贵兵,刘春光,燕玉林. 装甲兵工程学院学报. 2013(03)
[5]一种新型滑模控制双幂次趋近律[J]. 张合新,范金锁,孟飞,黄金峰. 控制与决策. 2013(02)
[6]考虑路面影响的车辆稳定性控制质心侧偏角动态边界控制[J]. 陈无畏,刘翔宇,黄鹤,喻海军. 机械工程学报. 2012(14)
[7]分布式驱动电动汽车驱动转矩协调控制[J]. 褚文博,罗禹贡,赵峰,李克强. 汽车工程. 2012(03)
[8]基于转矩分配的电动汽车横摆稳定性控制[J]. 丁惜瀛,张钦爽,覃艳丽,苑克臣. 大功率变流技术. 2011(05)
[9]质心侧偏角对车辆稳定性影响的研究[J]. 张晨晨,夏群生,何乐. 汽车工程. 2011(04)
[10]非线性积分滑模控制方法[J]. 李鹏,郑志强. 控制理论与应用. 2011(03)
博士论文
[1]四轮轮毂电动车操纵稳定性控制方法研究[D]. 秦钢.电子科技大学 2015
[2]8×8轮毂电机驱动车辆操纵稳定性分析与控制研究[D]. 刘明春.北京理工大学 2015
[3]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
[4]四轮驱动微型电动车整车控制[D]. 谷靖.清华大学 2012
[5]四轮独立电驱动车辆实验平台及驱动力控制系统研究[D]. 王博.清华大学 2009
硕士论文
[1]四轮轮毂电机驱动车辆直驶稳定性控制策略研究[D]. 周杨.北京理工大学 2016
[2]分布式驱动电动汽车横摆力矩控制与转矩分配研究[D]. 钱丹剑.吉林大学 2015
[3]轮毂电机驱动电动汽车纵向稳定性控制研究[D]. 绳辰.北京交通大学 2014
[4]分布式驱动电动汽车横摆稳定性控制研究[D]. 孙勇.吉林大学 2013
[5]四轮独立驱动电动汽车控制策略的研究[D]. 廖凌霄.武汉理工大学 2010
[6]汽车操纵稳定性的仿真分析研究[D]. 李白娜.华中科技大学 2006
本文编号：3633336
【文章来源】：北京理工大学北京市211工程院校985工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 轮毂电机驱动车辆发展概况
1.2.1 民用轮毂电机驱动车辆国内外发展概况
1.2.2 军用轮毂电机驱动车辆国内外发展概况
1.3 多轴轮毂电机驱动车辆转矩分配控制策略研究现状
1.3.1 上层控制研究概述
1.3.2 下层控制研究概述
1.3.3 转矩分配控制策略总结
1.4 本文主要研究内容
第2章 轮毂电机驱动车辆动力学建模
2.1 车辆动力学模型的建立
2.1.1 坐标系的建立
2.1.2 整车动力学模型的建立
2.1.3 悬架系统模型
2.1.4 车轮运动模型
2.1.5 轮毂电机模型
2.1.6 轮胎模型
2.1.7 车轮侧偏角及滑移率计算模型
2.1.8 转向模型
2.2 simulink仿真模型的建立
2.3 车辆动力学模型验证
2.3.1 直行工况
2.3.2 转向工况
2.4 驾驶员模型的建立
2.5 本章小结
第3章 车辆操纵稳定性分析
3.1 车辆稳定性分析
3.2 影响车辆稳定性因素的仿真分析
3.2.1 不同前轮转角情况下的对比
3.2.2 不同车速情况下的对比
3.3 线性2自由度参考模型
3.4 车辆理想参考状态
3.4.1 参考横摆角速度
3.4.2 参考质心侧偏角
3.5 本章小结
第4章 基于分层结构的转矩分配策略研究
4.1 分层控制结构设计
4.2 基于滑模控制的上层控制策略
4.2.1 滑模控制的基本原理
4.2.2 上层控制器设计
4.2.3 纵向运动滑模控制
4.2.4 侧向运动滑模控制
4.2.5 上层控制策略仿真分析
4.3 基于优化函数的下层转矩分配策略
4.3.1 轮胎纵向力的约束条件
4.3.2 确定目标函数
4.3.3 有效集算法
4.4 本章小结
第5章 基于Matlab/Simulink的仿真分析
5.1 仿真工况
5.1.1 阶跃转角工况
5.1.2 对开路面阶跃转角工况
5.1.3 角脉冲阶跃复合工况
5.1.4 双移线工况
5.2 本章小结
结论
1 全文总结
2 论文创新点
3 不足与展望
参考文献
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]线性二自由度汽车操纵稳定性仿真分析[J]. 王鑫,赵强,何法,景园. 森林工程. 2016(01)
[2]基于卡尔曼滤波理论的汽车质心侧偏角估计[J]. 崔高健,刘金龙,陈曌,曲代丽. 机械工程师. 2016(01)
[3]四轮轮毂电机驱动电动汽车电机/液压系统联合控制策略[J]. 杨鹏飞,熊璐,余卓平. 汽车工程. 2013(10)
[4]基于轮毂电机驱动的8×8车辆驱动防滑控制联合仿真研究[J]. 廖自力,阳贵兵,刘春光,燕玉林. 装甲兵工程学院学报. 2013(03)
[5]一种新型滑模控制双幂次趋近律[J]. 张合新,范金锁,孟飞,黄金峰. 控制与决策. 2013(02)
[6]考虑路面影响的车辆稳定性控制质心侧偏角动态边界控制[J]. 陈无畏,刘翔宇,黄鹤,喻海军. 机械工程学报. 2012(14)
[7]分布式驱动电动汽车驱动转矩协调控制[J]. 褚文博,罗禹贡,赵峰,李克强. 汽车工程. 2012(03)
[8]基于转矩分配的电动汽车横摆稳定性控制[J]. 丁惜瀛,张钦爽,覃艳丽,苑克臣. 大功率变流技术. 2011(05)
[9]质心侧偏角对车辆稳定性影响的研究[J]. 张晨晨,夏群生,何乐. 汽车工程. 2011(04)
[10]非线性积分滑模控制方法[J]. 李鹏,郑志强. 控制理论与应用. 2011(03)
博士论文
[1]四轮轮毂电动车操纵稳定性控制方法研究[D]. 秦钢.电子科技大学 2015
[2]8×8轮毂电机驱动车辆操纵稳定性分析与控制研究[D]. 刘明春.北京理工大学 2015
[3]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
[4]四轮驱动微型电动车整车控制[D]. 谷靖.清华大学 2012
[5]四轮独立电驱动车辆实验平台及驱动力控制系统研究[D]. 王博.清华大学 2009
硕士论文
[1]四轮轮毂电机驱动车辆直驶稳定性控制策略研究[D]. 周杨.北京理工大学 2016
[2]分布式驱动电动汽车横摆力矩控制与转矩分配研究[D]. 钱丹剑.吉林大学 2015
[3]轮毂电机驱动电动汽车纵向稳定性控制研究[D]. 绳辰.北京交通大学 2014
[4]分布式驱动电动汽车横摆稳定性控制研究[D]. 孙勇.吉林大学 2013
[5]四轮独立驱动电动汽车控制策略的研究[D]. 廖凌霄.武汉理工大学 2010
[6]汽车操纵稳定性的仿真分析研究[D]. 李白娜.华中科技大学 2006
本文编号：3633336
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3633336.html
