智能分布式驱动电动车动力学控制方法研究
发布时间：2020-12-04 19:13
汽车的出现给我们的生活带来诸多便利,而随着汽车保有量的增加,交通事故频发、交通拥堵、全球气候变暖等问题越来越严重,节能与安全问题日益突出,汽车的发展也因此正在发生一场深刻的变革。随着智能技术和电动汽车技术的进步,智能驾驶、分布式驱动等技术也越来越受到重视,把智能汽车和电动汽车两者相结合的集成研究成为研究的热点,发展智能分布式驱动电动车成为解决交通安全和环保问题的重要方法。智能汽车主要包括环境感知、决策规划、车辆控制三个部分,本文主要研究的是智能汽车的车辆控制部分,即对车辆的横向和纵向进行控制,实现轨迹跟踪。与此同时,本文采用分布驱动电动车作为智能汽车的研究载体,利用其独立驱动/制动的优势,控制车辆横摆稳定性以提升智能汽车的安全性和舒适性。本文从轨迹跟踪控制和横摆稳定性控制两个角度出发设计控制器,控制器结构分为内环和外环两个部分,外环以主动前轮转角作为车辆系统输入实现轨迹跟踪控制,内环根据期望值计算所需的附加横摆力矩,通过轮胎力分配算法得到各轮胎力大小,并转化为轮毂电机转矩输入车辆系统实现横摆稳定性控制。首先,采用模块化建模的思想建立本文所需的七自由度车辆动力学模型,包含车身纵向运动、侧...
【文章来源】：重庆理工大学重庆市
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 课题研究背景和意义
1.2 智能汽车的发展
1.3 智能汽车轨迹跟踪研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 分布式驱动电动车底盘控制研究现状
1.4.1 国外研究现状
1.4.2 国内研究现状
1.5 本文主要研究内容
2 分布式驱动电动车的建模与仿真
2.1 引言
2.2 车辆动力学模型总体架构
2.2.1 模型假设
2.2.2 坐标系定义
2.3 车辆动力学建模
2.3.1 车体动力学模型
2.3.2 轮胎模型
2.3.3 车轮动力学模型
2.3.4 电机模型
2.4 驱动电机的选择
2.4.1 电机功率的确定
2.4.2 电机转速的确定
2.4.3 峰值转矩的确定
2.5 Simulink模型与CarSim模型仿真验证
2.5.1 整车和电机参数的确定
2.5.2 动力学模型联合仿真验证
2.6 本章小结
3 基于模型预测控制外环轨迹跟踪控制研究
3.1 引言
3.2 模型预测控制理论
3.3 线性时变模型预测控制器
3.3.1 预测模型
3.3.2 预测方程
3.3.3 约束优化问题
3.3.4 约束优化问题求解
3.4 本章小结
4 内环横摆稳定性控制研究
4.1 引言
4.2 横摆稳定性控制架构
4.3 纵向速度控制策略研究
4.4 上层横摆力矩决策算法研究
4.4.1 参考模型的建立
4.4.2 预测模型
4.4.3 预测方程
4.4.4 约束优化问题
4.4.5 约束优化问题求解
4.5 下层电机转矩优化分配算法研究
4.6 本章小结
5 离线仿真验证与分析
5.1 引言
5.2 参考轨迹的选取
5.3 离线仿真实验与分析
5.3.1 工况1：不同附着条件下的轨迹跟踪
5.3.2 工况2：低附条件下的轨迹跟踪
5.3.3 工况3：高附条件下的轨迹跟踪
5.3.4 工况4：不同速度下的轨迹跟踪
5.4 本章小结
6 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 展望
致谢
参考文献
个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模型预测控制的智能车辆路径跟踪控制器设计[J]. 王艺,蔡英凤,陈龙,王海,李健,储小军. 汽车技术. 2017(10)
[2]基于模型预测控制的智能汽车目标路径跟踪方法研究[J]. 段建民,田晓生,夏天,宋志雪. 汽车技术. 2017(08)
[3]自主车辆线性时变模型预测路径跟踪控制[J]. 张亮修,吴光强,郭晓晓. 同济大学学报(自然科学版). 2016(10)
[4]发改委推智能交通 力挺无人驾驶汽车[J]. 梁丽雯. 金融科技时代. 2016(09)
[5]分布式驱动电动汽车底盘动力学控制研究综述[J]. 殷国栋,金贤建,张云. 重庆理工大学学报(自然科学). 2016(08)
[6]预测:2017年智能汽车将大规模上路[J]. 轻型汽车技术. 2016(08)
[7]逐步实现自动驾驶5个层级[J]. 朱敏慧. 汽车与配件. 2016(11)
[8]分布式全线控电动汽车的底盘集成控制[J]. 陈国迎,郑宏宇. 华南理工大学学报(自然科学版). 2015(11)
[9]智能车辆运动控制系统协同设计[J]. 郭景华,罗禹贡,李克强. 清华大学学报(自然科学版). 2015(07)
[10]基于直接滑动率分配的横摆稳定性控制策略研究[J]. 林程,徐志峰,王文伟,曹万科. 机械工程学报. 2015(16)
博士论文
[1]全线控四轮独立转向/驱动/制动电动汽车动力学集成控制研究[D]. 宋攀.吉林大学 2015
硕士论文
[1]轮毂电机驱动电动汽车横摆稳定性集成控制方法研究[D]. 杨慎.重庆理工大学 2017
[2]基于模型预测控制的移动机器人路径跟踪控制[D]. 刘洋.吉林大学 2016
[3]轮毂驱动电动车横摆稳定预测控制方法研究[D]. 袁琳.哈尔滨工业大学 2016
[4]智能汽车的轨迹跟随控制研究[D]. 明廷友.吉林大学 2016
[5]四轮轮毂电机驱动车辆直驶稳定性控制策略研究[D]. 周杨.北京理工大学 2016
[6]智能车辆的轨迹跟踪控制方法研究[D]. 张茜.哈尔滨工业大学 2015
[7]基于最小安全距离的车辆换道控制研究[D]. 吴杭哲.哈尔滨工业大学 2015
[8]基于模型预测控制的无人驾驶车辆轨迹跟踪控制算法研究[D]. 孙银健.北京理工大学 2015
[9]基于联合仿真的智能车辆路径跟踪控制研究[D]. 李兵.大连理工大学 2014
[10]分布式驱动电动汽车横摆稳定性控制研究[D]. 孙勇.吉林大学 2013
本文编号：2898104
【文章来源】：重庆理工大学重庆市
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 课题研究背景和意义
1.2 智能汽车的发展
1.3 智能汽车轨迹跟踪研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 分布式驱动电动车底盘控制研究现状
1.4.1 国外研究现状
1.4.2 国内研究现状
1.5 本文主要研究内容
2 分布式驱动电动车的建模与仿真
2.1 引言
2.2 车辆动力学模型总体架构
2.2.1 模型假设
2.2.2 坐标系定义
2.3 车辆动力学建模
2.3.1 车体动力学模型
2.3.2 轮胎模型
2.3.3 车轮动力学模型
2.3.4 电机模型
2.4 驱动电机的选择
2.4.1 电机功率的确定
2.4.2 电机转速的确定
2.4.3 峰值转矩的确定
2.5 Simulink模型与CarSim模型仿真验证
2.5.1 整车和电机参数的确定
2.5.2 动力学模型联合仿真验证
2.6 本章小结
3 基于模型预测控制外环轨迹跟踪控制研究
3.1 引言
3.2 模型预测控制理论
3.3 线性时变模型预测控制器
3.3.1 预测模型
3.3.2 预测方程
3.3.3 约束优化问题
3.3.4 约束优化问题求解
3.4 本章小结
4 内环横摆稳定性控制研究
4.1 引言
4.2 横摆稳定性控制架构
4.3 纵向速度控制策略研究
4.4 上层横摆力矩决策算法研究
4.4.1 参考模型的建立
4.4.2 预测模型
4.4.3 预测方程
4.4.4 约束优化问题
4.4.5 约束优化问题求解
4.5 下层电机转矩优化分配算法研究
4.6 本章小结
5 离线仿真验证与分析
5.1 引言
5.2 参考轨迹的选取
5.3 离线仿真实验与分析
5.3.1 工况1：不同附着条件下的轨迹跟踪
5.3.2 工况2：低附条件下的轨迹跟踪
5.3.3 工况3：高附条件下的轨迹跟踪
5.3.4 工况4：不同速度下的轨迹跟踪
5.4 本章小结
6 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 展望
致谢
参考文献
个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模型预测控制的智能车辆路径跟踪控制器设计[J]. 王艺,蔡英凤,陈龙,王海,李健,储小军. 汽车技术. 2017(10)
[2]基于模型预测控制的智能汽车目标路径跟踪方法研究[J]. 段建民,田晓生,夏天,宋志雪. 汽车技术. 2017(08)
[3]自主车辆线性时变模型预测路径跟踪控制[J]. 张亮修,吴光强,郭晓晓. 同济大学学报(自然科学版). 2016(10)
[4]发改委推智能交通 力挺无人驾驶汽车[J]. 梁丽雯. 金融科技时代. 2016(09)
[5]分布式驱动电动汽车底盘动力学控制研究综述[J]. 殷国栋,金贤建,张云. 重庆理工大学学报(自然科学). 2016(08)
[6]预测:2017年智能汽车将大规模上路[J]. 轻型汽车技术. 2016(08)
[7]逐步实现自动驾驶5个层级[J]. 朱敏慧. 汽车与配件. 2016(11)
[8]分布式全线控电动汽车的底盘集成控制[J]. 陈国迎,郑宏宇. 华南理工大学学报(自然科学版). 2015(11)
[9]智能车辆运动控制系统协同设计[J]. 郭景华,罗禹贡,李克强. 清华大学学报(自然科学版). 2015(07)
[10]基于直接滑动率分配的横摆稳定性控制策略研究[J]. 林程,徐志峰,王文伟,曹万科. 机械工程学报. 2015(16)
博士论文
[1]全线控四轮独立转向/驱动/制动电动汽车动力学集成控制研究[D]. 宋攀.吉林大学 2015
硕士论文
[1]轮毂电机驱动电动汽车横摆稳定性集成控制方法研究[D]. 杨慎.重庆理工大学 2017
[2]基于模型预测控制的移动机器人路径跟踪控制[D]. 刘洋.吉林大学 2016
[3]轮毂驱动电动车横摆稳定预测控制方法研究[D]. 袁琳.哈尔滨工业大学 2016
[4]智能汽车的轨迹跟随控制研究[D]. 明廷友.吉林大学 2016
[5]四轮轮毂电机驱动车辆直驶稳定性控制策略研究[D]. 周杨.北京理工大学 2016
[6]智能车辆的轨迹跟踪控制方法研究[D]. 张茜.哈尔滨工业大学 2015
[7]基于最小安全距离的车辆换道控制研究[D]. 吴杭哲.哈尔滨工业大学 2015
[8]基于模型预测控制的无人驾驶车辆轨迹跟踪控制算法研究[D]. 孙银健.北京理工大学 2015
[9]基于联合仿真的智能车辆路径跟踪控制研究[D]. 李兵.大连理工大学 2014
[10]分布式驱动电动汽车横摆稳定性控制研究[D]. 孙勇.吉林大学 2013
本文编号：2898104
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