电动汽车稳定性控制及转矩优化分配

发布时间：2020-06-28 12:46

【摘要】：全球能源危机,大气污染严重,特别是近年来的雾霾严重影响人们的健康,所以电动车等新能源汽车成为未来发展的方向。四轮独立驱动的轮毂电动汽车以独特的优势成为新兴的发展方向,它无需传动系统,能够独立控制四个车轮,响应快速,体积小便于测量。基于以上优点我们选用四轮轮毂电机。车辆稳定性受车辆结构参数、结构参数、行驶速度和转向盘输入转向角等多方面因素的影响,是一个非线性问题。特别是在弯道行驶工况,低速低附着系数和高速高附着路面工况,车辆后轴载荷向前轴转移,内侧车轮载荷向外侧车轮转移等因素的影响,使得车辆结构参数例如侧偏刚度等不断变化。在这种情况下,驾驶员可能无法操纵方向盘转使车辆遵循弯道行驶,导致侧翻或甩尾等交通事故。本文在国家重点科技研发计划项目“电动汽车智能辅助驾驶技术研发及产业化”(2016YFB0101102)的资助下针对电动汽车横摆稳定性控制中参数不确定性与转矩分配问题展开研究,主要进行了以下几方面的研究:首先,针对于本文所要研究的四轮独立驱制动的电动汽车,对其进行车身动力学建模、轮胎及车轮动力学建模、电机模型,电控液压制动系统模型等。其中,电机采用永磁同步电机,并在AMESim中建模,采用空间矢量控制对电机转矩进行跟踪控制。电控液压制动系统采用模糊PI控制器控制制动转矩。其次,采用双层控制框架思想,包括上层运动跟踪控制器和下层转矩分配控制器。随驾驶工况不断变化,导致车身某些参数也不断变化。采用自适应滑模稳定性控制器解决系统参数的不确定性。基于7自由度车辆模型设计滑模控制率,保证车辆质心侧偏角和横摆角速度能够跟踪期望值;加入自适应控制率补偿系统参数的不确定性。该算法综合滑模控制和自适应控制的优点即自适应系统的渐进稳定性和滑模控制系统的瞬态特性。然后,在Simulink和Car Sim仿真平台下验证,多种工况表明自适应滑模控制器的有效性。最后,下层控制器包括转矩优化分配及执行器上的分配,由于下层控制4个独立的变量即转矩,需将上层控制器计算的期望横摆力矩在各个约束条件下通过优化分配算法最优地分配到各个车轮。考虑垂直载荷转移对转矩分配的影响,引入轮胎附着利用率,在多约束条件下进行全轮二次规划最优的转矩分配,并用有效集方法求解,以提高车辆稳定裕度。执行器分配中,由于电机受最大输出功率限制,加入液压制动以满足期望的力矩。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U469.72
【图文】：

汽车尾气污染

电机模型

AMESim电机模型

【参考文献】