基于分层架构的电动汽车AFS和DYC集成控制
发布时间：2021-08-10 20:19
随着社会经济的不断发展,全球范围内的汽车保有量持续提高,以内燃机为动力的传统燃油汽车带来的环境污染和能源危机问题已不可忽视,电动汽车随即进入了高速发展期。分布式驱动电动汽车通过在各个车轮中内置轮毂电机,可以对各个车轮的转矩进行单独控制,是电动汽车的理想驱动形式。在车辆的主动安全控制领域中,直接横摆力矩控制系统（DYC）和主动前轮转向系统（AFS）是重要的研究方向,主动前轮转向系统可以根据车辆的行驶状况提供附加的前轮转角,以此来提高车辆的操纵稳定性,但该系统在低附着路面上的控制效果有限。直接横摆力矩控制系统通过对轮胎的纵向力进行调节产生附加横摆力矩,实现纠正驾驶员转向过多或转向不足的目的,但直接横摆力矩控制对车辆的纵向速度有较大的干预。为充分发挥AFS和DYC系统的优势,本文提出了一种分布式驱动电动车AFS和DYC集成的分层控制器。首先搭建车辆的非线性七自由度车辆模型和魔术轮胎的数学模型,并在Matlab/Simulink中建立仿真模型,在Carsim车辆动力学仿真软件对模型进行了验证。其次,考虑到车辆的质心侧偏角难以直接测量,本文采用无迹卡尔曼滤波算法建立了车辆的质心侧偏角观测器,对车...
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电动汽
2车辆动力学建模与仿真112车辆动力学建模与验证车辆的底盘集成控制研究大多以车辆动力学仿真为主要手段，原因是一些用于提高车辆极限工况的底盘集成控制策略较难进行实车实验，同时实车实验将会大量消耗人力物力，所以目前普遍采用Matlab和Carsim等仿真软件建立车辆动力学仿真模型，仿真模型正确与否直接关系到车辆动力学分析的正确性。本章分别建立了非线性七自由度车辆模型和非线性轮胎模型，并在Matlab/Simulinnk中进行仿真，最后在车辆动力学仿真软件Carsim中对仿真模型进行验证。2.1车辆模型架构与坐标系2.1.1车辆动力学模型框架车辆的动力学坐标系是在建立车辆的动力学模型基础上进行的，为方便分析车辆的力学特性，一般使用模块化思想，根据研究对象和研究目的的不同，将车辆的动力学模型分为几个模块分别建立，如驾驶员输入模块、空气动力学模块、车体动力学模块和车轮动力学模块等，如下图2.1所示。图2-1车辆动力学模型框架Fig2-1.Structureofvehicledynamicmodel车辆的动力学模型的各个组成部分以及各部分间的作用关系已在图中标出，本文主要研究主动前轮转向和直接横摆力矩集成控制，所以主要对驾驶员输入模块，车轮动力学模块车辆动力学模块和轮胎模型进行研究[50]。
华北水利水电大学硕士学位论文122.1.2车辆模型坐标系车辆在行驶过程中，车辆在各个方向都有受力，为了便于分析车辆的力学特性，有必要对车辆建立受力分析坐标系，常见的车辆模型坐标系有三类，分别是：大地坐标系、车辆坐标系、轮胎坐标系。（1）大地坐标系大地坐标系是一种固定坐标系，主要用于分析车辆的绝对运动状态，规定车辆静止时其质心垂直向地面的投影点为坐标系原点O，自原点O沿着车辆向前驱动行驶的方向为Xv轴正方向，根据右手定则，自原点O垂直于Xv轴向车辆侧侧为Yv轴正方向，Xv轴和Yv轴军平行于地面，自原点O垂直地面向上为Zv轴正方向，大地坐标系如图2.2所示。（2）车辆坐标系车辆坐标系用于分析车辆处于行驶状态时的受力情况，不同于大地坐标系，它是一种车辆的动态坐标系，规定车辆的质心所在位置为坐标系原点O，自原点O垂直地面向上为Z轴的正方向，X轴正方向为车辆向前行驶时的方向，根据右手定则，Y轴正方向为自原点O垂直于X轴方向且指向车辆左侧。车辆坐标系如图2.2所示。图2-2车辆坐标系Fig2-2coordinatesystemofVehiclemodel（3）轮胎坐标系轮胎坐标系用于分析车辆行驶过程中轮胎的受力情况，车辆的每一个轮胎都有一个轮胎坐标系，该坐标系的原点O是轮胎的纵向切面和轮胎的驱动轴中心线之间的交点，自原点O垂直地面向上的方向为Zt轴正方向，沿着轮胎纵向切平面指向车头的方向为Xt轴正方向，根据右手定则，自原点O顺着轮胎转驱动轴中心线向外指向驾驶员左侧的方向为Yt轴正方向。轮胎坐标系如图2.3所示[51]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]轮毂电机驱动汽车直接横摆力矩控制研究[J]. 谭洪亮,曹也. 车辆与动力技术. 2019(04)
[2]基于相平面法的车辆直接横摆力矩控制研究[J]. 刘学成,刘俊,李汉杰. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2019(11)
[3]基于遗传算法与ANSYS的结构优化方法研究[J]. 耿贺松,陈博文,李明伟,杨璨. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2019(04)
[4]电动汽车直接横摆力矩与驱动防滑集成控制策略研究[J]. 黄龙,王文格,贺志颖,彭景阳. 汽车技术. 2019(06)
[5]基于非光滑控制技术的电动汽车直接横摆力矩控制[J]. 叶慧,李国政,丁世宏,江浩斌. 江苏大学学报(自然科学版). 2018(06)
[6]RBF神经网络的主动前轮转向滑模控制[J]. 夏长高,赵维林,任英文. 机械设计与制造. 2018(09)
[7]四轮驱动电动汽车车速估计与DYC控制研究[J]. 李军,张胜根,隗寒冰. 机械设计与制造. 2018(08)
[8]基于软测量技术的电动汽车行驶状态估计[J]. 郝亮,郭立新. 科学技术与工程. 2018(13)
[9]电子转向系统综述[J]. 贾爱芹,温广飞. 时代农机. 2018(03)
[10]基于MATLAB的梯形渠道横断面优化设计[J]. 仵峰,马地,宰松梅,吴玉博,冯雪芳. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2018(01)
博士论文
[1]分布式驱动电动汽车动力学控制机理和控制策略研究[D]. 武冬梅.吉林大学 2015
[2]基于支持向量回归机的无迹卡尔曼滤波设计与应用[D]. 金瑶.中国地质大学 2013
硕士论文
[1]分布式驱动电动汽车AFS/DYC协同控制策略研究[D]. 胡志华.重庆大学 2018
[2]车辆主动前轮转向与主动横向稳定杆集成协调控制[D]. 宋义彤.湖南大学 2016
[3]拉格朗日乘数法在高中数学中的应用研究[D]. 刘厚丽.西北大学 2014
[4]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
[5]汽车状态的非线性估计及软测量[D]. 乔涛.吉林大学 2006
本文编号：3334717
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电动汽
2车辆动力学建模与仿真112车辆动力学建模与验证车辆的底盘集成控制研究大多以车辆动力学仿真为主要手段，原因是一些用于提高车辆极限工况的底盘集成控制策略较难进行实车实验，同时实车实验将会大量消耗人力物力，所以目前普遍采用Matlab和Carsim等仿真软件建立车辆动力学仿真模型，仿真模型正确与否直接关系到车辆动力学分析的正确性。本章分别建立了非线性七自由度车辆模型和非线性轮胎模型，并在Matlab/Simulinnk中进行仿真，最后在车辆动力学仿真软件Carsim中对仿真模型进行验证。2.1车辆模型架构与坐标系2.1.1车辆动力学模型框架车辆的动力学坐标系是在建立车辆的动力学模型基础上进行的，为方便分析车辆的力学特性，一般使用模块化思想，根据研究对象和研究目的的不同，将车辆的动力学模型分为几个模块分别建立，如驾驶员输入模块、空气动力学模块、车体动力学模块和车轮动力学模块等，如下图2.1所示。图2-1车辆动力学模型框架Fig2-1.Structureofvehicledynamicmodel车辆的动力学模型的各个组成部分以及各部分间的作用关系已在图中标出，本文主要研究主动前轮转向和直接横摆力矩集成控制，所以主要对驾驶员输入模块，车轮动力学模块车辆动力学模块和轮胎模型进行研究[50]。
华北水利水电大学硕士学位论文122.1.2车辆模型坐标系车辆在行驶过程中，车辆在各个方向都有受力，为了便于分析车辆的力学特性，有必要对车辆建立受力分析坐标系，常见的车辆模型坐标系有三类，分别是：大地坐标系、车辆坐标系、轮胎坐标系。（1）大地坐标系大地坐标系是一种固定坐标系，主要用于分析车辆的绝对运动状态，规定车辆静止时其质心垂直向地面的投影点为坐标系原点O，自原点O沿着车辆向前驱动行驶的方向为Xv轴正方向，根据右手定则，自原点O垂直于Xv轴向车辆侧侧为Yv轴正方向，Xv轴和Yv轴军平行于地面，自原点O垂直地面向上为Zv轴正方向，大地坐标系如图2.2所示。（2）车辆坐标系车辆坐标系用于分析车辆处于行驶状态时的受力情况，不同于大地坐标系，它是一种车辆的动态坐标系，规定车辆的质心所在位置为坐标系原点O，自原点O垂直地面向上为Z轴的正方向，X轴正方向为车辆向前行驶时的方向，根据右手定则，Y轴正方向为自原点O垂直于X轴方向且指向车辆左侧。车辆坐标系如图2.2所示。图2-2车辆坐标系Fig2-2coordinatesystemofVehiclemodel（3）轮胎坐标系轮胎坐标系用于分析车辆行驶过程中轮胎的受力情况，车辆的每一个轮胎都有一个轮胎坐标系，该坐标系的原点O是轮胎的纵向切面和轮胎的驱动轴中心线之间的交点，自原点O垂直地面向上的方向为Zt轴正方向，沿着轮胎纵向切平面指向车头的方向为Xt轴正方向，根据右手定则，自原点O顺着轮胎转驱动轴中心线向外指向驾驶员左侧的方向为Yt轴正方向。轮胎坐标系如图2.3所示[51]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]轮毂电机驱动汽车直接横摆力矩控制研究[J]. 谭洪亮,曹也. 车辆与动力技术. 2019(04)
[2]基于相平面法的车辆直接横摆力矩控制研究[J]. 刘学成,刘俊,李汉杰. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2019(11)
[3]基于遗传算法与ANSYS的结构优化方法研究[J]. 耿贺松,陈博文,李明伟,杨璨. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2019(04)
[4]电动汽车直接横摆力矩与驱动防滑集成控制策略研究[J]. 黄龙,王文格,贺志颖,彭景阳. 汽车技术. 2019(06)
[5]基于非光滑控制技术的电动汽车直接横摆力矩控制[J]. 叶慧,李国政,丁世宏,江浩斌. 江苏大学学报(自然科学版). 2018(06)
[6]RBF神经网络的主动前轮转向滑模控制[J]. 夏长高,赵维林,任英文. 机械设计与制造. 2018(09)
[7]四轮驱动电动汽车车速估计与DYC控制研究[J]. 李军,张胜根,隗寒冰. 机械设计与制造. 2018(08)
[8]基于软测量技术的电动汽车行驶状态估计[J]. 郝亮,郭立新. 科学技术与工程. 2018(13)
[9]电子转向系统综述[J]. 贾爱芹,温广飞. 时代农机. 2018(03)
[10]基于MATLAB的梯形渠道横断面优化设计[J]. 仵峰,马地,宰松梅,吴玉博,冯雪芳. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2018(01)
博士论文
[1]分布式驱动电动汽车动力学控制机理和控制策略研究[D]. 武冬梅.吉林大学 2015
[2]基于支持向量回归机的无迹卡尔曼滤波设计与应用[D]. 金瑶.中国地质大学 2013
硕士论文
[1]分布式驱动电动汽车AFS/DYC协同控制策略研究[D]. 胡志华.重庆大学 2018
[2]车辆主动前轮转向与主动横向稳定杆集成协调控制[D]. 宋义彤.湖南大学 2016
[3]拉格朗日乘数法在高中数学中的应用研究[D]. 刘厚丽.西北大学 2014
[4]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
[5]汽车状态的非线性估计及软测量[D]. 乔涛.吉林大学 2006
本文编号：3334717
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3334717.html
