分布式电驱动汽车驱动力矩优化控制分配

发布时间：2020-03-03 13:11

【摘要】：针对分布式电驱动汽车在加速转向行车工况下车轮驱动力矩的控制分配问题,提出一种具有分层结构的控制策略.在控制策略的上层,为提高控制器对参数不确定和模型误差的鲁棒性,基于滑模控制进行主动横摆力矩计算.在控制策略的下层,构建了以提高车辆操纵性、降低电能损失为目标的优化问题,并基于离线计算和在线优化相结合的方式进行求解.采用Matlab-Carsim联合仿真,验证了控制策略在提高车辆操纵性能、降低能耗上的有效性.
【图文】：

驱动系统,车型,目标

文中采用滑模控制算法来计算主动横摆力矩．图１目标车型驱动系统的结构Ｆｉｇ．１Ｐｏｗｅｒｔｒａｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎｖｅｈｉｃｌｅ在控制策略的车轮力矩控制分配层，ＣｈｅｎＹａｎ等［７－９］大多将车轮转矩分配问题转化为数学规划问题．文献［７］设定表征操纵性和电驱动系统能量效率的目标函数，采用自适应控制分配法求解此目标函数值最小时的转矩值．所采用的自适应控制分配法以逐步趋近最优点的方式计算当前优化步应施加的车轮转矩，不需在每一优化步都求取优化问题的全局最优解，一定程度上降低了运算成本．文献［８］将车辆前轮转角近似为０，此时可直接根据车辆在转向时的主动横摆力矩需求得到车辆左右两侧电机输出力矩之差，结合驾驶员总驱动力矩需求，得到左、右两侧每侧前后两个电机的力矩之和．从而将转向工况下４个车轮驱动力矩分配问题转化为两个电机在输出转矩总和已知时的分配问题．在文献［９］中作者设计了离线评估模型并据此对文献中存在的几种目标函数的控制分配效果进行了对比，得出：以最小化车轮滑转率为目标进行车轮转矩优化控制分配能得到较好的整车运动控制效果．作者通过设定目标函数的方式，将表征车辆横摆角速度主动控制、最小化电驱动系统能耗损失、车轮滑转率约束的函数加权组合，以离线计算所得分配结果为起点，在车辆行驶过程中进行在线局部寻优得出近似全局最优的车轮转矩分配方法．１操纵性与驱动节能控制策略所提操纵性与节能控制策略工作流程如图２所示．策略首先基于滑模控制计算所需施加到绕车辆质心处ｚ轴的主动横摆力矩．控制策略下层以上层计算所得总驱动力矩

操纵性,驱动控制,策略,车辆

知时的分配问题．在文献［９］中作者设计了离线评估模型并据此对文献中存在的几种目标函数的控制分配效果进行了对比，得出：以最小化车轮滑转率为目标进行车轮转矩优化控制分配能得到较好的整车运动控制效果．作者通过设定目标函数的方式，将表征车辆横摆角速度主动控制、最小化电驱动系统能耗损失、车轮滑转率约束的函数加权组合，以离线计算所得分配结果为起点，在车辆行驶过程中进行在线局部寻优得出近似全局最优的车轮转矩分配方法．１操纵性与驱动节能控制策略所提操纵性与节能控制策略工作流程如图２所示．策略首先基于滑模控制计算所需施加到绕车辆质心处ｚ轴的主动横摆力矩．控制策略下层以上层计算所得总驱动力矩为约束，兼顾最小化主动横摆力矩控制误差和驱动系统电能损失进行车轮力矩分配．为防止某一车轮由于驱动转矩过大发生过度滑转，要将滑转率约束设定为优化目标函数的一部分．通过以上方式，将分布式电驱动汽车操纵性与驱动节能控制转化为数学规划问题．规划问题的优化求解结果作为驱动转矩指令值，进行车轮驱动力矩控制．图２车辆操纵性与节能驱动控制策略Ｆｉｇ．２Ｍａｎｅｕｖｅｒａｂｉｌｉｔｙａｎｄｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙ２广义控制力矩的计算控制策略上层为广义控制力矩计算层．根据驾驶员加速踏板输入，计算出需求的总驱动力矩Ｔｄ．驾驶员加速踏板开度Ｐｏ与总驱动力矩需求Ｔｄ的关系为Ｔｄ＝４ＰｏＴｍａｘ，，（１）式中Ｔｍａｘ为驱动电机的最大扭矩．由方向盘转角ΘＳＷ，基于单轨车辆模型计算得到驾驶员期望的车辆横摆角速度ωｄ．计算所依据

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