电动轮驱动汽车差动助力转向鲁棒控制研究

发布时间：2017-10-22 22:00

  本文关键词：电动轮驱动汽车差动助力转向鲁棒控制研究

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【摘要】：由于石油能源价格的上涨以及中国自身石油能源短缺的现实,国家正大力提倡电动汽车并给予大量政府补贴,所以最近几年电动汽车的火热程度节节攀升,其销量和技术都有显著提升。而电动轮独立驱动汽车这种拥有全新驱动形式的电动汽车,也步入大众的视野。独特的驱动形式即代表着更明显的优势,也代表着电动汽车新的发展方向,基于电动轮驱动平台技术的研究也在深入,本文所研究的差动助力转向技术即为基于电动轮驱动平台的新型技术之一。差动助力转向系统是基于电动轮驱动汽车平台,利用前轮输出驱动力差来实现转向助力的技术,它的优点是在增加系统控制器及执行机构集成度的基础上,实现助力转向功能来帮助驾驶员更容易的驾驭汽车。目前对差动助力转向技术的研究还处于起步阶段,大多数的研究仅仅是对差动助力进行理论分析或者进行计算机软件建模仿真,对其在实际工作环境下的稳定性、助力品质和抗干扰能力的研究还很少。差动助力转向的基本原理并不复杂,但是受到适用平台和技术成熟度的限制,差动助力转向在距离实际应用阶段,还有一段的距离。本文针对差动助力转向技术在实际工作时,方向盘转矩对现实条件影响过于敏感而产生剧烈波动造成驾驶路感和助力品质不高等问题进行深入研究。首先在整车动力学模型的基础上完成差动助力转矩波动影响的干扰因素建模,通过软件仿真对比研究这些干扰对方向盘转矩的影响度。其次进行转向助力系统传递路径上的频域分析,在此基础上设计更具有“健壮”性的鲁棒回路成型控制器来保持方向盘转矩输出稳定,优化系统性能以期解决方向盘转矩波动过于剧烈的问题。并通过计算机仿真验证和实车试验的方法对所设计的差动助力转向系统鲁棒控制器的合理性进行验证。
【关键词】：电动轮驱动 差动助力 频域分析 鲁棒控制
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 研究背景10-18
• 1.1.1 国内外电动轮驱动汽车发展11-15
• 1.1.2 电动轮独立驱动形式介绍15-17
• 1.1.3 差动助力转向技术研究现状17-18
• 1.2 研究目的及意义18-19
• 1.3 研究内容及组织结构19-21
• 第2章 差动助力转向系统模型的完善21-46
• 2.1 差动助力转向系统理想状态模型的建立21-32
• 2.1.1 差动助力转向系统的结构和工作原理21-23
• 2.1.2 转向系模型23-25
• 2.1.3 车体、悬架、电动轮模型25-29
• 2.1.4 轮胎模型29
• 2.1.5 电机模型29-30
• 2.1.6 驾驶员模型30-31
• 2.1.7 电动轮驱动汽车差动助力转向的Simulink模型31-32
• 2.2 差动助力转向助力品质干扰因素模型的建立32-44
• 2.2.1 路面不平度模型33-39
• 2.2.2 前轮定位参数变化模型39-43
• 2.2.3 方向盘传感器噪声模型43-44
• 2.3 本章小结44-46
• 第3章 差动助力转向系统方向盘转矩波动影响因素分析46-60
• 3.1 差动助力系统实际工况下方向盘转矩的波动情况介绍46-47
• 3.2 差动助力转向系统控制策略说明47-50
• 3.3 方向盘转矩波动影响因素验证50-58
• 3.3.1 方向盘转角三角波形信号输入50-52
• 3.3.2 方向盘转角正弦信号输入52-54
• 3.3.3 方向盘转角斜坡信号输入54-56
• 3.3.4 三种干扰信号同时输入56-58
• 3.3.5 仿真试验结果分析58
• 3.4 本章小结58-60
• 第4章 差动助力转向机构转向特性的频率分析60-68
• 4.1 差动助力转向机构转向特性研究60-61
• 4.1.1 齿轮齿条转向器简介60-61
• 4.2 转向机构稳定性的频域分析61-67
• 4.2.1 齿条位移输入下转向盘力矩响应的稳定性分析62-65
• 4.2.2 方向盘转角输入下小齿轮位移响应的稳定性分析65-67
• 4.3 本章小结67-68
• 第5章 差动助力转向系统鲁棒控制器的设计和仿真验证68-82
• 5.1 鲁棒控制简介68-72
• 5.1.1 鲁棒H_∞回路成型的控制思路70-71
• 5.1.2 鲁棒控制在助力转向系统中的应用71-72
• 5.2 差动助力转向鲁棒控制器的设计72-76
• 5.2.1 稳定性分析73-74
• 5.2.2 可控性和可观性的判断74
• 5.2.3 控制器的设计74-76
• 5.3 鲁棒控制器的可行性验证76-80
• 5.3.1 方向盘三角波输入76-77
• 5.3.2 方向盘正弦输入77
• 5.3.3 方向盘转角斜坡输入77-78
• 5.3.4 驾驶员人-车闭环仿真试验78-80
• 5.4 本章小结80-82
• 第6章 鲁棒控制的实车试验验证82-93
• 6.1 差动助力鲁棒控制实车试验概述82-88
• 6.1.1 实验方案制定82
• 6.1.2 试验平台介绍82-88
• 6.2 测试试验环节88-92
• 6.2.1 双移线试验88-90
• 6.2.2 转弯工况90-92
• 6.3 本章小结92-93
• 第7章 全文总结与研究展望93-95
• 7.1 全文研究内容总结93-94
• 7.2 研究展望94-95
• 参考文献95-101
• 作者简介及研究成果101-102
• 致谢102

【参考文献】

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本文编号：1080241