低附着系数下轮毂驱动电动车横摆稳定分段控制方法

发布时间：2020-04-02 05:55

【摘要】：电动汽车因其节能环保、驱动效率高等优点,成为重要的新能源车型。轮毂驱动电动车作为新型的电动汽车类型,具有底盘结构简单、传动效率高一级车轮扭矩独立驱动的特点,目前得到了大量研究和广为关注。利用车轮扭矩独立驱动的特点,可实现轮毂驱动电动车驱动防滑和横摆稳定控制功能,提高车辆纵向和侧向运动性能。本文针对低附着系数工况下车辆横摆稳定控制问题进行了研究。其动机在于低附着系数路面行驶工况可全面反映横摆稳定控制面临车轮力非线性、横摆率超调以及侧偏角过大可能导致失稳的问题。本文给出一种表征非线性侧向力特性的分段仿射侧向动力学建模方法;提出一种分段仿射横摆稳定鲁棒控制器设计方法,有效提高了车辆的横摆响应特性;为减小不同附着系数路面时动力学建模以及控制器设计带来的工作量大,以及变附着系数路面行驶工况下控制器切换带来的控制量跳变问题,本文提出了以路面附着系数为参变量的分段LPV鲁棒控制器设计方法,有效降低了控制器设计工作量,并避免了控制量的跳变。针对轮毂驱动电动车轮胎力的非线性特性,本文给出了轮胎侧偏角-轮胎侧向力分段仿射表达式,并基于此建立了以质心侧偏角和横摆率为状态量的侧向动力学模型。车辆行驶过程中前后轴轮胎力处于不同的分区,将前后轴车轮力分区进行组合会导致动力学模型的分区过多。为此,分析了不同转向工况时前后轴车轮力的有效分区,给出了能表征转向过程的侧向动力学模型分区的表达式。考虑到车辆侧向运动受垂向运动的影响,进而引入悬架运动特性,建立的反映KC特性的、具有不确定扰动的侧向动力学分段仿射模型。针对低附着系数路况下的轮毂驱动电动车的横摆稳定控制问题,本文分析系统的动态特性,给出了横摆扭矩对调节横摆率上升时间以及超调作用范围,基于建立的分段仿射模型,设计了保证稳定性,且具有Hinf扰动抑制性能的分段仿射横摆稳定鲁棒控制器。仿真结果表明本文提出的横摆稳定控制方法对于提高车辆质心侧偏角和横摆率跟踪性能是有效的。针对附着系数路面变化时,需对模型参数以及分段进行重新设计,将导致设计工作量大,以及控制器切换将带来控制量跳变的问题,本文探索了应用确定附着系数路面下的模型参数及分区表达不同路面附着系数下模型的方法,建立了一种表征不同附着系数路面模型参数变化的参数依赖分段仿射侧向动力学模型,并基于此设计了参数依赖分段鲁棒控制器。不同路面附着系数工况仿真结果表明,本文提出的依赖于路面附着系数的分段鲁棒控制器对于解决控制器跳变具有较好的效果。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U469.72

【参考文献】