四轮转向—驱动汽车稳定性控制方法研究
发布时间：2021-03-12 09:55
四轮转向-驱动电动汽车由于具有转角转矩独立可控的特点,相较于中央驱动汽车在车辆稳定性控制中有显著的优势。本文以四轮转向-驱动电动汽车为研究对象,研究基于侧向和横摆稳定性的转角转矩协调/集成控制方法研究,主要研究内容如下:（1）搭建了包括四自由度车身、独立驱动车轮、非线性轮胎模型在内的四轮转向-驱动电动汽车动力学仿真模型,通过仿真对比验证了模型的有效性,为后续转角转矩控制策略的研究奠定了基础;（2）为了充分结合四轮转向和四轮转矩控制在汽车稳定性控制中的特点,考虑轮胎的非线性特性建立线性时变（LTV）控制模型,基于LQR算法解耦后轮转角与附加横摆力矩的控制量输出,借助遗传算法和模糊逻辑的思想,探讨了LQR控制中最优权重矩阵的获取。仿真结果表明:线性时变最优控制（LTV-LQR）方法在轮胎处于非线性区具有较好的性能表现,在给定的转角阶跃输入下,相较于线性化轮胎模型下的最优控制方法,最大侧向速度抑制效果提升45.8%,横摆角速度跟随效果提升6.47%。（3）考虑到LTV-LQR控制策略受权重矩阵影响、实时性不够的缺陷,提出一种基于质心侧偏角零化的前馈附加后轮转角与直接横摆力矩集成控制（ARS+...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：106 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
早期的四轮转
华南理工大学硕士学位论文2和基于AFS的转向稳定性控制（如宝马BMW/采埃孚ZF主动前轮转向系统[11]）在集中驱动汽车上已广泛配置，因此近20年DYC和AFS的研究热度在持续上升。近十年“四轮转向稳定性控制”和“主动前轮转向”具有数量相当的论文发文量，而主动前轮转向是传统汽车底盘稳定性控制的先进技术，也能反应基于分布式驱动汽车的四轮转向控制技术仍是专业内的研究热点。(a)中国知网底盘四轮转向-驱动技术发文量(b)高IF期刊底盘四轮转向-驱动技术发文量图1-2近20年底盘稳定性控制技术相关发文量虽然四轮转向-驱动汽车产业化短期内不会有巨大突破，但许多科研院校和企业都在尝试搭建独立驱动转向汽车或分布式驱动汽车并基于底盘平台验证转角转矩控制策略。分布式驱动汽车的构建主要依赖于高集成度及功率密度的轮毂电机驱动模块，近些年舍弗勒Schaeffler、Protean等零部件厂商及科研机构均开发过面向商用或基础研究的轮毂电机总成[12]-[14]，如图1-3所示。(a)舍弗勒轮毂电机(b)Protean轮毂电机(c)华南理工大学电动轮图1-3独立驱动模块总成及分布式驱动整车平台分布式驱动汽车不仅可以实现对轮毂电机驱动总成性能的验证，还可以基于整车平台测试四轮转矩协调控制算法。Protean开发了一款面向测试的分布式驱动样车（图1-1a），
华南理工大学硕士学位论文2和基于AFS的转向稳定性控制（如宝马BMW/采埃孚ZF主动前轮转向系统[11]）在集中驱动汽车上已广泛配置，因此近20年DYC和AFS的研究热度在持续上升。近十年“四轮转向稳定性控制”和“主动前轮转向”具有数量相当的论文发文量，而主动前轮转向是传统汽车底盘稳定性控制的先进技术，也能反应基于分布式驱动汽车的四轮转向控制技术仍是专业内的研究热点。(a)中国知网底盘四轮转向-驱动技术发文量(b)高IF期刊底盘四轮转向-驱动技术发文量图1-2近20年底盘稳定性控制技术相关发文量虽然四轮转向-驱动汽车产业化短期内不会有巨大突破，但许多科研院校和企业都在尝试搭建独立驱动转向汽车或分布式驱动汽车并基于底盘平台验证转角转矩控制策略。分布式驱动汽车的构建主要依赖于高集成度及功率密度的轮毂电机驱动模块，近些年舍弗勒Schaeffler、Protean等零部件厂商及科研机构均开发过面向商用或基础研究的轮毂电机总成[12]-[14]，如图1-3所示。(a)舍弗勒轮毂电机(b)Protean轮毂电机(c)华南理工大学电动轮图1-3独立驱动模块总成及分布式驱动整车平台分布式驱动汽车不仅可以实现对轮毂电机驱动总成性能的验证，还可以基于整车平台测试四轮转矩协调控制算法。Protean开发了一款面向测试的分布式驱动样车（图1-1a），
【参考文献】：
期刊论文
[1]分布式电驱动车辆状态感知与控制研究综述[J]. 徐坤,骆媛媛,杨影,徐国卿. 机械工程学报. 2019(22)
[2]基于电动助力转向系统的转向盘转角跟随算法[J]. 张博,张建伟,郭孔辉,丁海涛,褚洪庆. 吉林大学学报(工学版). 2019(02)
[3]Disturbance Observer Based Control for Four Wheel Steering Vehicles With Model Reference[J]. Shuyou Yu,Jing Wang,Yan Wang,Hong Chen. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2018(06)
[4]分布式驱动电动汽车转矩节能优化分配[J]. 徐兴,陈特,陈龙,蔡英凤,王吴杰. 中国公路学报. 2018(05)
[5]基于LMI的4WS-4WD车辆H∞鲁棒控制器设计[J]. 殷国栋,吴昊,张宁,陈建松. 东南大学学报(自然科学版). 2016(06)
[6]UniTire统一轮胎模型[J]. 郭孔辉. 机械工程学报. 2016(12)
[7]四轮转向车辆的径向基函数神经网络复合控制器设计[J]. 高琳琳,金立生,郑义,李科勇. 吉林大学学报(工学版). 2016(02)
[8]分布式驱动电动汽车转矩自适应驱动防滑控制[J]. 张利鹏,李亮,祁炳楠,宋健,徐海港. 机械工程学报. 2013(14)
[9]分布式驱动电动汽车动力学控制发展现状综述[J]. 余卓平,冯源,熊璐. 机械工程学报. 2013(08)
[10]四轮转向车辆横摆角速度反馈与神经网络自适应混合控制的研究[J]. 宋宇,陈无畏,陈黎卿. 汽车工程. 2013(01)
博士论文
[1]分布式电动汽车操纵稳定性集成控制方法研究[D]. 谢宪毅.吉林大学 2018
[2]四轮转向汽车侧向动力学最优控制和内外环联合控制研究[D]. 刘启佳.北京理工大学 2014
[3]四轮独立线控电动汽车试验平台搭建与集成控制策略研究[D]. 陈国迎.吉林大学 2012
本文编号：3078111
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：106 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
早期的四轮转
华南理工大学硕士学位论文2和基于AFS的转向稳定性控制（如宝马BMW/采埃孚ZF主动前轮转向系统[11]）在集中驱动汽车上已广泛配置，因此近20年DYC和AFS的研究热度在持续上升。近十年“四轮转向稳定性控制”和“主动前轮转向”具有数量相当的论文发文量，而主动前轮转向是传统汽车底盘稳定性控制的先进技术，也能反应基于分布式驱动汽车的四轮转向控制技术仍是专业内的研究热点。(a)中国知网底盘四轮转向-驱动技术发文量(b)高IF期刊底盘四轮转向-驱动技术发文量图1-2近20年底盘稳定性控制技术相关发文量虽然四轮转向-驱动汽车产业化短期内不会有巨大突破，但许多科研院校和企业都在尝试搭建独立驱动转向汽车或分布式驱动汽车并基于底盘平台验证转角转矩控制策略。分布式驱动汽车的构建主要依赖于高集成度及功率密度的轮毂电机驱动模块，近些年舍弗勒Schaeffler、Protean等零部件厂商及科研机构均开发过面向商用或基础研究的轮毂电机总成[12]-[14]，如图1-3所示。(a)舍弗勒轮毂电机(b)Protean轮毂电机(c)华南理工大学电动轮图1-3独立驱动模块总成及分布式驱动整车平台分布式驱动汽车不仅可以实现对轮毂电机驱动总成性能的验证，还可以基于整车平台测试四轮转矩协调控制算法。Protean开发了一款面向测试的分布式驱动样车（图1-1a），
华南理工大学硕士学位论文2和基于AFS的转向稳定性控制（如宝马BMW/采埃孚ZF主动前轮转向系统[11]）在集中驱动汽车上已广泛配置，因此近20年DYC和AFS的研究热度在持续上升。近十年“四轮转向稳定性控制”和“主动前轮转向”具有数量相当的论文发文量，而主动前轮转向是传统汽车底盘稳定性控制的先进技术，也能反应基于分布式驱动汽车的四轮转向控制技术仍是专业内的研究热点。(a)中国知网底盘四轮转向-驱动技术发文量(b)高IF期刊底盘四轮转向-驱动技术发文量图1-2近20年底盘稳定性控制技术相关发文量虽然四轮转向-驱动汽车产业化短期内不会有巨大突破，但许多科研院校和企业都在尝试搭建独立驱动转向汽车或分布式驱动汽车并基于底盘平台验证转角转矩控制策略。分布式驱动汽车的构建主要依赖于高集成度及功率密度的轮毂电机驱动模块，近些年舍弗勒Schaeffler、Protean等零部件厂商及科研机构均开发过面向商用或基础研究的轮毂电机总成[12]-[14]，如图1-3所示。(a)舍弗勒轮毂电机(b)Protean轮毂电机(c)华南理工大学电动轮图1-3独立驱动模块总成及分布式驱动整车平台分布式驱动汽车不仅可以实现对轮毂电机驱动总成性能的验证，还可以基于整车平台测试四轮转矩协调控制算法。Protean开发了一款面向测试的分布式驱动样车（图1-1a），
【参考文献】：
期刊论文
[1]分布式电驱动车辆状态感知与控制研究综述[J]. 徐坤,骆媛媛,杨影,徐国卿. 机械工程学报. 2019(22)
[2]基于电动助力转向系统的转向盘转角跟随算法[J]. 张博,张建伟,郭孔辉,丁海涛,褚洪庆. 吉林大学学报(工学版). 2019(02)
[3]Disturbance Observer Based Control for Four Wheel Steering Vehicles With Model Reference[J]. Shuyou Yu,Jing Wang,Yan Wang,Hong Chen. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2018(06)
[4]分布式驱动电动汽车转矩节能优化分配[J]. 徐兴,陈特,陈龙,蔡英凤,王吴杰. 中国公路学报. 2018(05)
[5]基于LMI的4WS-4WD车辆H∞鲁棒控制器设计[J]. 殷国栋,吴昊,张宁,陈建松. 东南大学学报(自然科学版). 2016(06)
[6]UniTire统一轮胎模型[J]. 郭孔辉. 机械工程学报. 2016(12)
[7]四轮转向车辆的径向基函数神经网络复合控制器设计[J]. 高琳琳,金立生,郑义,李科勇. 吉林大学学报(工学版). 2016(02)
[8]分布式驱动电动汽车转矩自适应驱动防滑控制[J]. 张利鹏,李亮,祁炳楠,宋健,徐海港. 机械工程学报. 2013(14)
[9]分布式驱动电动汽车动力学控制发展现状综述[J]. 余卓平,冯源,熊璐. 机械工程学报. 2013(08)
[10]四轮转向车辆横摆角速度反馈与神经网络自适应混合控制的研究[J]. 宋宇,陈无畏,陈黎卿. 汽车工程. 2013(01)
博士论文
[1]分布式电动汽车操纵稳定性集成控制方法研究[D]. 谢宪毅.吉林大学 2018
[2]四轮转向汽车侧向动力学最优控制和内外环联合控制研究[D]. 刘启佳.北京理工大学 2014
[3]四轮独立线控电动汽车试验平台搭建与集成控制策略研究[D]. 陈国迎.吉林大学 2012
本文编号：3078111
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