轮毂驱动汽车电机故障容错控制方法研究

发布时间：2020-05-19 18:04

【摘要】：当代汽车技术高速发展,但是资源紧缺和环境污染问题日益严重。四轮独立驱动的轮毂电机驱动汽车,成为了全球汽车行业研发的重点。但是在控制过程中如果某一器件失效,会导致相应的轮毂电机失去动力,从而不能提供预期的扭矩,危及车辆行驶安全性。因此,需要在电机出现故障,汽车状态受到限制的时候,对驱动电机故障进行容错控制,从而满足驾驶员驱动、制动和转向需求,最大限度地保障汽车行驶的安全性和稳定性。本文首先考虑了汽车的横向、纵向和横摆运动以及四个车轮的转动,分别对车辆和车轮进行了动力学分析,建立了车身动力学模型、车轮动力学模型和轮胎模型,并基于高精度动力学软件veDYNA进行了仿真验证,证明了模型精度的可靠性。其次,基于前面建立的七自由度模型,设计了基于扭矩分配的轮毂驱动汽车电机故障容错控制系统。针对单一电机故障的情况,给出了容错控制方法和控制器的结构。考虑车身动力学模型的复杂性和轮胎模型的简单性,采用了分层控制的结构。上层控制器采用非线性模型预测控制算法控制车身动力学,输出四个车轮的纵向滑移给下层控制器。下层控制器采用PID算法控制四个车轮的横摆率。考虑不同的车速和故障轮对于车辆行驶状况的影响,基于MATLAB/Simulink软件,分别对不同的情况进行仿真验证。仿真结果表明,所给出的容错控制算法能够有效地提高车辆对于期望车速和横摆率地跟踪效果。最后,针对具有主动转向系统的车型,设计了基于扭矩分配和主动转向的轮毂驱动汽车容错控制器。同样针对单一电机故障的情况,给出了新的容错控制模型和控制方法。在上层控制器中对转向角进行约束,在输出四个车轮的横摆率给下层控制器的同时,将转向角输出给车辆模型。基于MATLAB/Simulink软件的仿真结果表明,改进后的容错控制算法不仅能够保证车辆对于期望状态的跟踪,还能够对转向角进行控制,实现前轮的主动转向。
【图文】：

图 1-1 德国保时捷公司双前轮轮毂电机驱动汽车3 年起，日本东京的车展上也相继展出了几款电动汽丰田公司展出的“Fine-N”电动汽车，如图 1-2 所示司展出的“MIEV”电动汽车，，如图 1-3 所示[26]。二级四轮控制系统进行控制，整个车辆的安全稳定性和的价格也有所下降。图 1-2 丰田公司四轮独立线控驱动/制动汽车“Fine-N”

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文图 1-1 德国保时捷公司双前轮轮毂电机驱动汽车 年起，日本东京的车展上也相继展出了几款电动田公司展出的“Fine-N”电动汽车，如图 1-2 所司展出的“MIEV”电动汽车，如图 1-3 所示[26]。四轮控制系统进行控制，整个车辆的安全稳定性价格也有所下降。
【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】：U472

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 袁景明;何正义;欧阳;谭廷庆;;轮毂电机电动汽车纵向车速估计方法研究[J];汽车工程学报;2013年04期

2 洪兢;谭梦;张雄;;轮毂电机在电动汽车上的应用研究[J];机电工程技术;2013年06期

3 陈虹;宫洵;胡云峰;刘奇芳;高炳钊;郭洪艳;;汽车控制的研究现状与展望[J];自动化学报;2013年04期

4 王巧明;李中健;姜达郁;;Matlab平台DSP自动代码生成技术研究[J];现代电子技术;2012年14期

5 卢东斌;欧阳明高;谷靖;李建秋;;四轮驱动电动汽车永磁无刷轮毂电机转矩分配[J];清华大学学报(自然科学版);2012年04期

6 杨福广;阮久宏;李贻斌;荣学文;邱绪云;尹占芳;;4WID-4WIS车辆横摆运动AFS+ARS+DYC模糊控制[J];农业机械学报;2011年10期

7 孙尚志;熊小根;孙骏;;汽车驱动防滑控制系统的控制规律研究[J];客车技术与研究;2011年04期

8 马雷;刘晶;于福莹;王连东;;四轮独立驱动电动汽车驱动力最优控制方法[J];汽车工程;2010年12期

9 田承伟;宗长富;王祥;姜国彬;何磊;;线控转向汽车传感器的容错控制[J];吉林大学学报(工学版);2010年01期

10 余卓平;姜炜;张立军;;四轮轮毂电机驱动电动汽车扭矩分配控制[J];同济大学学报(自然科学版);2008年08期

相关博士学位论文 前3条

1 彭思仑;轮毂电机转矩优化方法研究[D];吉林大学;2014年

2 李刚;线控四轮独立驱动轮毂电机电动汽车稳定性与节能控制研究[D];吉林大学;2013年

3 张缓缓;采用电动轮驱动的电动汽车转矩协调控制研究[D];吉林大学;2009年

相关硕士学位论文 前1条

1 宋国鹏;四轮独立驱动电动汽车驱动模糊容错控制器的研究[D];浙江工业大学;2015年

本文编号：2671271