分布式电动车自适应容错控制方法研究

发布时间：2021-04-06 21:17

　　能源利用与可持续发展是当前世界的发展目标,传统汽车的石油消耗给国家能源带来巨大的压力,现在新能源汽车已经成为当前世界发展的潮流,分布式电动车逐渐进入到了大众的视野。当分布式电动车在行驶时发生故障,可能会引发惨烈的交通事故,驾驶员的生命安全不能得到保障,因此对车辆的故障容错研究的重要性就不言而喻了。本文针对分布式电动车具有驱动冗余的特点,对轮毂电机完全失效后的车辆横摆稳定性进行控制研究。首先,对车辆驱动系统的故障模式进行分类,分成6类15种失效情况,并在不同的失效模式下,对车辆的控制目标进行划分。然后对车辆的模型框架进行简化,采用模块化思想,分别建立了绕X、Y轴运动,绕Z轴转动的车辆运动学模型、轮胎模型、车辆旋转动力学模型以及轮毂电机模型。通过子模块链接,最后搭建成为车辆七自由度模型。通过Carsim软件中的现有车辆模型进行联合仿真,验证了搭建的车辆模型能够替代实车模型。其次,采用分层控制结构对故障后的车辆进行横摆稳定性控制,上层控制器设计为模型预测控制与自适应PID控制,跟随或预测车辆的期望纵向速度,计算得出车辆总的纵向力。下层控制器设计是以轮胎的总附着率为目标函数以及相应的边界条件,... 

【文章来源】：重庆理工大学重庆市

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

轮毂电机结构图

1绪论3图1.2同济“春晖三号”图1.3吉大四轮独立电动车1.3分布式汽车横摆稳定性国内外研究现状车辆的主动安全性能是以车辆的横摆稳定性来表现，车辆的横摆角速度、质心侧偏角和侧向加速度是主要的控制变量，通过控制这些状态变量来提高车辆的横摆稳定性。横摆稳定性控制系统由两部分组成：电子稳定性系统（ESC）、主动转向系统（AFS），目前用来控制横摆稳定性最常用的就是基于差动制动的ESC系统，安装在车辆上的ESC系统，能够有效降低车辆侧向滑移风险，减少交通事故，但传统汽车仅能够依靠ESC系统产生横摆力矩维持横摆稳定性，并且在运行过程中会产生较大的噪声以及强烈的抖动，给驾驶员及乘客带来强烈的不安全感。而分布式电动车是四轮独立驱动，反应敏捷，控制效果好，不仅可以继承ESC系统的优点，还可以优化横摆力矩分配，进一步提升车辆安全性与舒适性。分布式电动车是一个多输入多输出系统的系统协同控制问题，其车辆建模与优化分配十分复杂。因此对车辆的横摆稳定性研究有着重大的运用前景。1.3.1横摆稳定性的国外研究现状当最开始提出分布式电动车的概念模型时，日本著名教授永井正夫，对分布式汽车的横摆稳定性做了大量实验研究，把车辆的底盘集成化，所用控制器都集中于一起，运用现有的车辆模型去匹配实车，以跟踪车辆理想的状态参数，进行约束优化得到最佳的车辆转角与横摆力矩分配，在典型的极限工况下，验证了采用集成式控制，车辆实际状态变量依然可以跟随车辆期望状态，能够维持车辆的横摆稳定性[12]。德国大陆公司研发出电子稳定控制系统，在主动安全的系统上更进一步，在ABS的基础上通过模型预测控制算法对前轮转角进行修正，不仅让车辆保持不足转向特

1绪论3图1.2同济“春晖三号”图1.3吉大四轮独立电动车1.3分布式汽车横摆稳定性国内外研究现状车辆的主动安全性能是以车辆的横摆稳定性来表现，车辆的横摆角速度、质心侧偏角和侧向加速度是主要的控制变量，通过控制这些状态变量来提高车辆的横摆稳定性。横摆稳定性控制系统由两部分组成：电子稳定性系统（ESC）、主动转向系统（AFS），目前用来控制横摆稳定性最常用的就是基于差动制动的ESC系统，安装在车辆上的ESC系统，能够有效降低车辆侧向滑移风险，减少交通事故，但传统汽车仅能够依靠ESC系统产生横摆力矩维持横摆稳定性，并且在运行过程中会产生较大的噪声以及强烈的抖动，给驾驶员及乘客带来强烈的不安全感。而分布式电动车是四轮独立驱动，反应敏捷，控制效果好，不仅可以继承ESC系统的优点，还可以优化横摆力矩分配，进一步提升车辆安全性与舒适性。分布式电动车是一个多输入多输出系统的系统协同控制问题，其车辆建模与优化分配十分复杂。因此对车辆的横摆稳定性研究有着重大的运用前景。1.3.1横摆稳定性的国外研究现状当最开始提出分布式电动车的概念模型时，日本著名教授永井正夫，对分布式汽车的横摆稳定性做了大量实验研究，把车辆的底盘集成化，所用控制器都集中于一起，运用现有的车辆模型去匹配实车，以跟踪车辆理想的状态参数，进行约束优化得到最佳的车辆转角与横摆力矩分配，在典型的极限工况下，验证了采用集成式控制，车辆实际状态变量依然可以跟随车辆期望状态，能够维持车辆的横摆稳定性[12]。德国大陆公司研发出电子稳定控制系统，在主动安全的系统上更进一步，在ABS的基础上通过模型预测控制算法对前轮转角进行修正，不仅让车辆保持不足转向特


本文编号：3122161