四轮轮毂电机驱动电动汽车自适应巡航控制（ACC）系统研究
发布时间：2021-07-26 18:28
随着汽车保有量的增加,道路交通事故时有发生,但据调查,90%的事故是由驾驶员的疲劳驾驶引起的,汽车ACC系统能有效的提高道路通行密度且降低驾驶员的疲乏操作。但当前的ACC系统主要针对的是传统燃油汽车,与传统燃油汽车相比,电动汽车省去了中间的传动系统,可以实现直接通过电机完成对车辆的驱动和制动,因此本文针对轮毂电机驱动电动车对其ACC系统进行探讨。为了加强ACC系统精确性,选择在Carsim汽车构架基础上通过外部输入轮毂电机驱动和制动系统,从而搭建整车纵向动力学模型,并通过与传统燃油汽车的对比分析验证了该模型纵向操作的正确性。为了加强系统安全性,在可变车头时距安全距离模型基础上设计了考虑前车加速度的安全距离模型。与之前大多学者研究的只考虑两车相对速度以及相对距离的安全距离模型相比,考虑前车加速度的安全模型能在前车紧急减速或突然停车的情况下,仍使两车保持在安全的距离,提高了系统的安全性。为了满足车辆在行驶工况发生变化时可以瞬时切换到适合的巡航模式,设计了合适的模式切换边界,可以使系统根据行驶工况以及前车车速的变化,合理的选择车辆行驶的模式。使车辆在实际行驶工况中的适应性更强,更好的满足实际...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CarSim 动力传动系统示意图
中北大学学位论文17实施相应的制动措施。制动系统通俗地来讲就是为了让得司机能够更加轻简地给予正在行进车辆以相应约束的结构。图2.3给出了通常所用液压式的制动系统[66]。图2.3制动系统图上图中所看到的制动鼓，其与轮毂结合的非常紧，如果不进行制动，那么制动鼓以及摩擦片间始终具有相应的空间，此时的车轮不受制动鼓的摩擦并正常行驶。倘若车辆遇到减速情形，就必须进行刹车制动，此时和其相连的杆体就会推动主缸活塞，将制动主缸里的制动液体（刹车油）以适当的压力注入轮缸。此时，轮缸活塞在刹车油的作用下使得制动蹄发生了绕支撑轴转动的运动，并向支撑轴的两侧打开，摩擦片在制动蹄的压力下紧密压合在了制动鼓上，由此产生了制动效果[67]。固定制动蹄与转动制动蹄生成一个由于摩擦而产生的并且和车轮转动反向的制动力矩Tb。Tb经由制动鼓到达车轮，因车辆重力以及车辆与地面的摩擦力会使地面对车轮存在一个附着力Fμ，同时，由于力的相互作用力，地面会对车轮产生一个大小相等且方向相反的反作用力即是制动力FB。目前车辆普遍安装的摩擦制动器包括鼓式和盘式两类。两种制动器的区别主要在于制动盘的形状不同，鼓式制动器的制动盘呈现出圆柱形，而盘式制动器的制动盘呈现出圆盘形[68]。本论文选用的轮缸式鼓式制动器作为所研究电动车的外部输入制动器。为了较为简便的建立制动器模型，需将制动器近似看成是一个简单的线性系统，即输入只把期望制动力矩加入进去，并且只输出相应轮缸的制动压力，其数学模型
中北大学学位论文24情况后，制定的工作模式切换策略应在传统工作模式切换策略的基础上进行改进，考虑到两车相对速度的问题。所以，在归纳了影响工作模式切换策略的因素后，图2.6给出了了综合考虑两车相对速度、两车实际距离以及期望安全距离的工作模式之间的切换策略。图2.6系统工作模式切换策略图d代表的是两车实际距离和期望安全距离之间所对应获得的差值[69]，dmin取值10m，vr是指两车之间的有关相对速度，vrmin设定20km/h。控制策略即为当两车的间距与期望安全距离的差值d大于或等于dmin（10m）时，系统进入定速巡航模式；当d小于dmin（10m）而且两辆车之间的相对速度vr比vrmin（20km/h）小时，此时系统进入的是跟随模式；但当d比dmin小的时候，同时两车之间相对速度vr比vrmin（20km/h）大或者等于vrmin（20km/h）时，系统此时处于定速巡航模式。2.3.3驱动与制动切换策略车辆正常行驶时，驱动与制动是不能同时实现的[70]，如果在判断车辆是驱动还是制动的条件只是一个相当简略的条件，比如：加速度超过零时系统就变为相应的驱动控制，未超过零时就切换到制动控制，就会导致车辆在行驶时的驱动或制动的切换频率太高，乘客乘坐的舒适性就会因此变差。由动力学原理可知，在汽车行驶的整个过程中一定会存在的两个纵向力即风阻和滚动阻力，故此，假设汽车在驱动力为零，进
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车自适应巡航控制系统研究现状与发展趋势[J]. 吴光强,张亮修,刘兆勇,郭晓晓. 同济大学学报(自然科学版). 2017(04)
[2]汽车经济型巡航的车速规划方法[J]. 张立斌,刘焕峰,单洪颖,杨玉林. 华南理工大学学报(自然科学版). 2017(04)
[3]车辆多目标自适应巡航控制系统（ACC）动力学与控制方法研究[J]. 机械工程学报. 2014(16)
[4]兼顾节能与安全的电动车ACC系统[J]. 党睿娜,李升波,王建强,李克强. 汽车工程. 2012(05)
[5]汽车主动避撞系统的安全距离模型和目标检测算法[J]. 裴晓飞,刘昭度,马国成,叶阳. 汽车安全与节能学报. 2012(01)
[6]奔腾智能混合动力电动轿车自适应巡航控制系统[J]. 罗禹贡,陈涛,周磊,周国强,李克强. 机械工程学报. 2010(06)
[7]多线激光雷达越野环境障碍检测[J]. 刘大学,孙振平,戴斌,贺汉根. 计算机仿真. 2009(07)
[8]四轮轮毂电机驱动电动汽车扭矩分配控制[J]. 余卓平,姜炜,张立军. 同济大学学报(自然科学版). 2008(08)
[9]汽车巡航自适应PI控制系统设计[J]. 张振海,朱石坚,楼京俊. 系统仿真学报. 2008(06)
[10]基于阴影特征和Adaboost的前向车辆检测系统[J]. 李云翀,何克忠,贾培发. 清华大学学报(自然科学版). 2007(10)
博士论文
[1]汽车自适应巡航控制及相应宏观交通流模型研究[D]. 罗莉华.浙江大学 2011
硕士论文
[1]基于模糊控制的电动汽车自适应巡航控制系统研究[D]. 杨树清.长安大学 2019
[2]车辆自动紧急刹车系统研究[D]. 余蒙.华南理工大学 2018
[3]基于功能模式的客车纵向驾驶辅助系统分层控制研究[D]. 刘博林.合肥工业大学 2018
[4]基于低精度位置传感器的永磁同步电机矢量控制研究[D]. 邱攀峰.南京航空航天大学 2018
[5]电动车自适应巡航控制方法研究[D]. 赵立娜.哈尔滨工业大学 2017
[6]基于神经网络PID控制器的汽车自适应巡航控制系统研究[D]. 刘道旭东.吉林大学 2017
[7]轮毂电机驱动电动汽车自适应巡航控制算法的研究[D]. 成旺龙.吉林大学 2016
[8]基于轨迹分析的自适应巡航系统目标识别方法研究[D]. 耿石峰.吉林大学 2015
[9]汽车自适应巡航控制系统模糊控制策略研究[D]. 李肖含.北京理工大学 2015
[10]纯电动汽车自适应巡航控制系统控制策略研究[D]. 张振军.吉林大学 2013
本文编号：3304116
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CarSim 动力传动系统示意图
中北大学学位论文17实施相应的制动措施。制动系统通俗地来讲就是为了让得司机能够更加轻简地给予正在行进车辆以相应约束的结构。图2.3给出了通常所用液压式的制动系统[66]。图2.3制动系统图上图中所看到的制动鼓，其与轮毂结合的非常紧，如果不进行制动，那么制动鼓以及摩擦片间始终具有相应的空间，此时的车轮不受制动鼓的摩擦并正常行驶。倘若车辆遇到减速情形，就必须进行刹车制动，此时和其相连的杆体就会推动主缸活塞，将制动主缸里的制动液体（刹车油）以适当的压力注入轮缸。此时，轮缸活塞在刹车油的作用下使得制动蹄发生了绕支撑轴转动的运动，并向支撑轴的两侧打开，摩擦片在制动蹄的压力下紧密压合在了制动鼓上，由此产生了制动效果[67]。固定制动蹄与转动制动蹄生成一个由于摩擦而产生的并且和车轮转动反向的制动力矩Tb。Tb经由制动鼓到达车轮，因车辆重力以及车辆与地面的摩擦力会使地面对车轮存在一个附着力Fμ，同时，由于力的相互作用力，地面会对车轮产生一个大小相等且方向相反的反作用力即是制动力FB。目前车辆普遍安装的摩擦制动器包括鼓式和盘式两类。两种制动器的区别主要在于制动盘的形状不同，鼓式制动器的制动盘呈现出圆柱形，而盘式制动器的制动盘呈现出圆盘形[68]。本论文选用的轮缸式鼓式制动器作为所研究电动车的外部输入制动器。为了较为简便的建立制动器模型，需将制动器近似看成是一个简单的线性系统，即输入只把期望制动力矩加入进去，并且只输出相应轮缸的制动压力，其数学模型
中北大学学位论文24情况后，制定的工作模式切换策略应在传统工作模式切换策略的基础上进行改进，考虑到两车相对速度的问题。所以，在归纳了影响工作模式切换策略的因素后，图2.6给出了了综合考虑两车相对速度、两车实际距离以及期望安全距离的工作模式之间的切换策略。图2.6系统工作模式切换策略图d代表的是两车实际距离和期望安全距离之间所对应获得的差值[69]，dmin取值10m，vr是指两车之间的有关相对速度，vrmin设定20km/h。控制策略即为当两车的间距与期望安全距离的差值d大于或等于dmin（10m）时，系统进入定速巡航模式；当d小于dmin（10m）而且两辆车之间的相对速度vr比vrmin（20km/h）小时，此时系统进入的是跟随模式；但当d比dmin小的时候，同时两车之间相对速度vr比vrmin（20km/h）大或者等于vrmin（20km/h）时，系统此时处于定速巡航模式。2.3.3驱动与制动切换策略车辆正常行驶时，驱动与制动是不能同时实现的[70]，如果在判断车辆是驱动还是制动的条件只是一个相当简略的条件，比如：加速度超过零时系统就变为相应的驱动控制，未超过零时就切换到制动控制，就会导致车辆在行驶时的驱动或制动的切换频率太高，乘客乘坐的舒适性就会因此变差。由动力学原理可知，在汽车行驶的整个过程中一定会存在的两个纵向力即风阻和滚动阻力，故此，假设汽车在驱动力为零，进
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车自适应巡航控制系统研究现状与发展趋势[J]. 吴光强,张亮修,刘兆勇,郭晓晓. 同济大学学报(自然科学版). 2017(04)
[2]汽车经济型巡航的车速规划方法[J]. 张立斌,刘焕峰,单洪颖,杨玉林. 华南理工大学学报(自然科学版). 2017(04)
[3]车辆多目标自适应巡航控制系统（ACC）动力学与控制方法研究[J]. 机械工程学报. 2014(16)
[4]兼顾节能与安全的电动车ACC系统[J]. 党睿娜,李升波,王建强,李克强. 汽车工程. 2012(05)
[5]汽车主动避撞系统的安全距离模型和目标检测算法[J]. 裴晓飞,刘昭度,马国成,叶阳. 汽车安全与节能学报. 2012(01)
[6]奔腾智能混合动力电动轿车自适应巡航控制系统[J]. 罗禹贡,陈涛,周磊,周国强,李克强. 机械工程学报. 2010(06)
[7]多线激光雷达越野环境障碍检测[J]. 刘大学,孙振平,戴斌,贺汉根. 计算机仿真. 2009(07)
[8]四轮轮毂电机驱动电动汽车扭矩分配控制[J]. 余卓平,姜炜,张立军. 同济大学学报(自然科学版). 2008(08)
[9]汽车巡航自适应PI控制系统设计[J]. 张振海,朱石坚,楼京俊. 系统仿真学报. 2008(06)
[10]基于阴影特征和Adaboost的前向车辆检测系统[J]. 李云翀,何克忠,贾培发. 清华大学学报(自然科学版). 2007(10)
博士论文
[1]汽车自适应巡航控制及相应宏观交通流模型研究[D]. 罗莉华.浙江大学 2011
硕士论文
[1]基于模糊控制的电动汽车自适应巡航控制系统研究[D]. 杨树清.长安大学 2019
[2]车辆自动紧急刹车系统研究[D]. 余蒙.华南理工大学 2018
[3]基于功能模式的客车纵向驾驶辅助系统分层控制研究[D]. 刘博林.合肥工业大学 2018
[4]基于低精度位置传感器的永磁同步电机矢量控制研究[D]. 邱攀峰.南京航空航天大学 2018
[5]电动车自适应巡航控制方法研究[D]. 赵立娜.哈尔滨工业大学 2017
[6]基于神经网络PID控制器的汽车自适应巡航控制系统研究[D]. 刘道旭东.吉林大学 2017
[7]轮毂电机驱动电动汽车自适应巡航控制算法的研究[D]. 成旺龙.吉林大学 2016
[8]基于轨迹分析的自适应巡航系统目标识别方法研究[D]. 耿石峰.吉林大学 2015
[9]汽车自适应巡航控制系统模糊控制策略研究[D]. 李肖含.北京理工大学 2015
[10]纯电动汽车自适应巡航控制系统控制策略研究[D]. 张振军.吉林大学 2013
本文编号：3304116
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