电动汽车滑移率控制策略研究
发布时间：2021-09-03 17:28
随着环境问题和能源问题的加重,对于新能源汽车的研究越来越炙手可热,电动汽车不仅能量利用效率高,且具有结构简单、传动效率高、可动力分布式控制等优势,对于研究车辆稳定性控制有着极其重要的作用。在新能源汽车研究过程中,提高电动汽车行驶过程中的安全性能受到了广泛关注,尤其是制动过程中车轮滑移率控制问题。滑移率控制首先要能识别不同路面下的车轮滑移率,因此需要通过精确的估计车速来获得滑移率。本文以四轮驱动电动汽车为研究对象,首先研究了车速的估计方法,在此基础上讨论车轮滑移率的控制问题。本文研究的车辆速度估计方法是考虑轮胎的变参数以及路面摩擦对速度估计精确度的影响,将轮胎模型与纵向动力学模型相结合,建立非线性的系统状态方程,然后采用扩展卡尔曼滤波算法对车辆纵向速度进行估计。有了车速估计值,进一步可以得到车轮滑移率。设计了电动汽车滑移率控制策略,在保证安全的前提下提供较大的纵向力来获得良好的制动性能。本文主要进行了以下几方面内容的研究:本文首先在AMEsim中搭建了与电动汽车能源利用率相关的再生制动系统模型,然后考虑了电机制动力矩是否能够提供保证车辆制动时所需的总制动力矩的问题,加入了能提供补偿制动力...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
汽车尾气
吉林大学硕士学位论文2相比于传统汽车，电动汽车装配了轮毂电机对车轮进行驱动/制动，实现了对各个车轮的独立控制，操控灵活性较高。如图1.2所示为电动汽车上的轮毂电机示意图。电动汽车除了装配有轮毂电机外，另外配有动力电池，在制动时，电动机可以起到发电机的作用，将动能转化成电能储存到蓄电池中，有利于对能量的优化管理。由于电机的输出功率限制，在制动工况下，输出的制动转矩达不到汽车制动所需要的总的制动转矩，需要加入液压制动来弥补不足的制动转矩。从而使电动汽车在制动过程中，既能提高能量利用率，又保证了制动安全。图1.2轮毂电机示意图除了对电动汽车的环保性关注以外，同样应该关注的是汽车驾驶的安全性问题。越来越多的人会购买汽车，汽车成为了必备的交通工具，汽车产业因此也得到了快速的发展，汽车的出现极大的提高了人们的生活质量，方便了人们的出行，节省时间，提高了工作和生活效率。但是随之而来的是越来越多的交通事故。根据中华人民共和国国家统计局统计数据显示，2018年全国发生的交通事故总计244937起，死亡人数总计63194人，损失财产达到138455.9万元，交通事故给人们带来了严重的安全隐患以及巨大的经济损失[5]。如图1.3所示的交通事故。由于路面比较湿滑或者驾驶员操作问题，特别容易造成刹车失灵、翻车、侧滑等问题，并且在事故发生的时候不能迅速采取有效的措施，从而导致交通事故的发生。大部分交通事故的发生，通常是在路面条件不理想或者遇到突发状况紧急工况下，例如在冰雪路面或者紧急制动的情况下，驾驶员来不及反应，不能立即采取有效的措施，就会出现操作失误从而导致车辆出现甩尾以及侧翻等事故的发生，这不仅仅会给人民带来经济上的损失，更严重的甚至会危害人民的生命安全。因此需要主?
第1章绪论3免在驾驶车辆过程中可能出现的危险，保证人民的生命安全与财产安全，将危险降到最低。图1.3交通事故在汽车主动安全控制方面，防抱死制动系统(ABS)和牵引控制系统(TCS)应用的较为广泛。这两个主动安全控制系统通过控制车轮滑移率来控制车辆的安全，也就是通过电控单元(ECU)控制制动或加速踏板输入来控制轮胎滑移率[6,7]。在汽车制动时，将滑移率控制在最优值可以保证汽车和路面的摩擦力在最大值，最大化利用地面提供的附着力，从而保证了汽车的制动安全性。为了获得实时的滑移率信息，首先需要知道车辆纵向速度。由于车辆纵向速度信息很难通过传感器直接测量，大多数要通过由传感器测量的其他状态信息来估计。因此，估计速度的精确性是另一个研究的重点。基于以上的研究背景，本文首先结合了带有瞬态摩擦特性的LuGre轮胎模型，设计扩展卡尔曼滤波估计纵向车速，以此给主动安全控制系统提供实时的速度信息，在此基础上得到车轮滑移率，根据当前行驶路面状况下的目标滑移率为控制目标,通过设计控制器来同时控制每个车轮力矩，使得每个车轮的滑移率都能有效的跟踪期望滑移率，在保证安全的前提下提供较大的纵向力保证制动安全性。1.2国内外研究现状近年来，各高校和科研单位进行了大量的电动汽车制动系统的研究。因为很多车辆行驶时的状态信息对于研究车辆制动控制有很大的影响，因此，大部分的控制策略研究首先是对车辆行驶时的状态进行观测或估计，然后再由这些观测或估计得到的信息，进行控制算法的研究。因此，如何得到精确的车辆状态信息以及设计的控制策略的稳定性能是否能保证车辆的安全成为研究的重点。本文研究的制动系统滑移率控制首先需要得到精确的纵向车速信息，然后设计滑移率控制
【参考文献】：
期刊论文
[1]分布式电驱动无人平台车轮滑移率最优控制[J]. 叶玉博,魏超,刘雨昂,徐震宇. 北京理工大学学报. 2019(11)
[2]轮毂驱动电动汽车差动助力转向变论域模糊PID控制[J]. 张志勇,唐磊,郝威,袁泉. 汽车安全与节能学报. 2019(02)
[3]电动汽车ABS最优滑移率滑模控制研究[J]. 尹安东,李聪聪. 汽车科技. 2018(02)
[4]Vehicle Dynamic State Estimation:State of the Art Schemes and Perspectives[J]. Hongyan Guo,Dongpu Cao,Hong Chen,Chen Lv,Huaji Wang,Siqi Yang. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2018(02)
[5]基于模糊PID的电动汽车电机制动ABS控制研究[J]. 陈综合,高鉴,陈庆樟. 机械设计与研究. 2018(01)
[6]基于集成式线控液压制动系统的轮胎滑移率控制[J]. 何祥坤,季学武,杨恺明,武健,刘亚辉. 吉林大学学报(工学版). 2018(02)
[7]A Sliding Mode Observer for Uncertain Nonlinear Systems Based on Multiple Models Approach[J]. Kas Hfaedh,Karim Dahech,Tarak Damak. International Journal of Automation and Computing. 2017(02)
[8]基于LuGre模型的反演自适应滑模ABS控制[J]. 于宏啸,段建民,刘丹. 北京工业大学学报. 2016(02)
[9]防抱死制动系统的最优控制方法研究[J]. 孟杰,芮延年,刘忠,陈庆樟,丁浩. 中国农机化学报. 2015(03)
[10]非线性系统故障诊断的粒子滤波方法[J]. 张玲霞,刘志仓,王辉,齐会云,胡旦. 电子学报. 2015(03)
博士论文
[1]基于状态估计的智能车辆碰撞避免研究[D]. 于宏啸.北京工业大学 2015
[2]轮毂电机驱动电动汽车联合制动的模糊自整定PID控制方法研究[D]. 林辉.吉林大学 2013
硕士论文
[1]智能汽车减速度与车轮滑移率控制方法研究[D]. 龙沫涵.哈尔滨工业大学 2019
[2]基于电控液压制动系统的电动汽车滑移率控制方法研究[D]. 韩风.吉林大学 2018
[3]基于自适应卡尔曼滤波的轮毂电机驱动车辆状态估计研究[D]. 杨琨明.南昌大学 2018
[4]智能电动车状态估计与纵横向控制研究[D]. 曾向达.重庆大学 2018
[5]基于轮毂悬架垂向模型的电动汽车滑移率预测控制系统研究[D]. 鲁超.吉林大学 2018
[6]混合动力汽车制动协调及稳定性控制策略研究[D]. 丁辉.吉林大学 2017
[7]四轮轮毂驱动电动汽车滑移率控制系统研究[D]. 袁磊.吉林大学 2016
[8]汽车电控液压制动系统建模及控制算法研究[D]. 郭鹏程.吉林大学 2015
[9]四轮独立驱动电动车车速估计及滑移率控制方法研究[D]. 冷亚南.哈尔滨工业大学 2015
本文编号：3381545
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
汽车尾气
吉林大学硕士学位论文2相比于传统汽车，电动汽车装配了轮毂电机对车轮进行驱动/制动，实现了对各个车轮的独立控制，操控灵活性较高。如图1.2所示为电动汽车上的轮毂电机示意图。电动汽车除了装配有轮毂电机外，另外配有动力电池，在制动时，电动机可以起到发电机的作用，将动能转化成电能储存到蓄电池中，有利于对能量的优化管理。由于电机的输出功率限制，在制动工况下，输出的制动转矩达不到汽车制动所需要的总的制动转矩，需要加入液压制动来弥补不足的制动转矩。从而使电动汽车在制动过程中，既能提高能量利用率，又保证了制动安全。图1.2轮毂电机示意图除了对电动汽车的环保性关注以外，同样应该关注的是汽车驾驶的安全性问题。越来越多的人会购买汽车，汽车成为了必备的交通工具，汽车产业因此也得到了快速的发展，汽车的出现极大的提高了人们的生活质量，方便了人们的出行，节省时间，提高了工作和生活效率。但是随之而来的是越来越多的交通事故。根据中华人民共和国国家统计局统计数据显示，2018年全国发生的交通事故总计244937起，死亡人数总计63194人，损失财产达到138455.9万元，交通事故给人们带来了严重的安全隐患以及巨大的经济损失[5]。如图1.3所示的交通事故。由于路面比较湿滑或者驾驶员操作问题，特别容易造成刹车失灵、翻车、侧滑等问题，并且在事故发生的时候不能迅速采取有效的措施，从而导致交通事故的发生。大部分交通事故的发生，通常是在路面条件不理想或者遇到突发状况紧急工况下，例如在冰雪路面或者紧急制动的情况下，驾驶员来不及反应，不能立即采取有效的措施，就会出现操作失误从而导致车辆出现甩尾以及侧翻等事故的发生，这不仅仅会给人民带来经济上的损失，更严重的甚至会危害人民的生命安全。因此需要主?
第1章绪论3免在驾驶车辆过程中可能出现的危险，保证人民的生命安全与财产安全，将危险降到最低。图1.3交通事故在汽车主动安全控制方面，防抱死制动系统(ABS)和牵引控制系统(TCS)应用的较为广泛。这两个主动安全控制系统通过控制车轮滑移率来控制车辆的安全，也就是通过电控单元(ECU)控制制动或加速踏板输入来控制轮胎滑移率[6,7]。在汽车制动时，将滑移率控制在最优值可以保证汽车和路面的摩擦力在最大值，最大化利用地面提供的附着力，从而保证了汽车的制动安全性。为了获得实时的滑移率信息，首先需要知道车辆纵向速度。由于车辆纵向速度信息很难通过传感器直接测量，大多数要通过由传感器测量的其他状态信息来估计。因此，估计速度的精确性是另一个研究的重点。基于以上的研究背景，本文首先结合了带有瞬态摩擦特性的LuGre轮胎模型，设计扩展卡尔曼滤波估计纵向车速，以此给主动安全控制系统提供实时的速度信息，在此基础上得到车轮滑移率，根据当前行驶路面状况下的目标滑移率为控制目标,通过设计控制器来同时控制每个车轮力矩，使得每个车轮的滑移率都能有效的跟踪期望滑移率，在保证安全的前提下提供较大的纵向力保证制动安全性。1.2国内外研究现状近年来，各高校和科研单位进行了大量的电动汽车制动系统的研究。因为很多车辆行驶时的状态信息对于研究车辆制动控制有很大的影响，因此，大部分的控制策略研究首先是对车辆行驶时的状态进行观测或估计，然后再由这些观测或估计得到的信息，进行控制算法的研究。因此，如何得到精确的车辆状态信息以及设计的控制策略的稳定性能是否能保证车辆的安全成为研究的重点。本文研究的制动系统滑移率控制首先需要得到精确的纵向车速信息，然后设计滑移率控制
【参考文献】：
期刊论文
[1]分布式电驱动无人平台车轮滑移率最优控制[J]. 叶玉博,魏超,刘雨昂,徐震宇. 北京理工大学学报. 2019(11)
[2]轮毂驱动电动汽车差动助力转向变论域模糊PID控制[J]. 张志勇,唐磊,郝威,袁泉. 汽车安全与节能学报. 2019(02)
[3]电动汽车ABS最优滑移率滑模控制研究[J]. 尹安东,李聪聪. 汽车科技. 2018(02)
[4]Vehicle Dynamic State Estimation:State of the Art Schemes and Perspectives[J]. Hongyan Guo,Dongpu Cao,Hong Chen,Chen Lv,Huaji Wang,Siqi Yang. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2018(02)
[5]基于模糊PID的电动汽车电机制动ABS控制研究[J]. 陈综合,高鉴,陈庆樟. 机械设计与研究. 2018(01)
[6]基于集成式线控液压制动系统的轮胎滑移率控制[J]. 何祥坤,季学武,杨恺明,武健,刘亚辉. 吉林大学学报(工学版). 2018(02)
[7]A Sliding Mode Observer for Uncertain Nonlinear Systems Based on Multiple Models Approach[J]. Kas Hfaedh,Karim Dahech,Tarak Damak. International Journal of Automation and Computing. 2017(02)
[8]基于LuGre模型的反演自适应滑模ABS控制[J]. 于宏啸,段建民,刘丹. 北京工业大学学报. 2016(02)
[9]防抱死制动系统的最优控制方法研究[J]. 孟杰,芮延年,刘忠,陈庆樟,丁浩. 中国农机化学报. 2015(03)
[10]非线性系统故障诊断的粒子滤波方法[J]. 张玲霞,刘志仓,王辉,齐会云,胡旦. 电子学报. 2015(03)
博士论文
[1]基于状态估计的智能车辆碰撞避免研究[D]. 于宏啸.北京工业大学 2015
[2]轮毂电机驱动电动汽车联合制动的模糊自整定PID控制方法研究[D]. 林辉.吉林大学 2013
硕士论文
[1]智能汽车减速度与车轮滑移率控制方法研究[D]. 龙沫涵.哈尔滨工业大学 2019
[2]基于电控液压制动系统的电动汽车滑移率控制方法研究[D]. 韩风.吉林大学 2018
[3]基于自适应卡尔曼滤波的轮毂电机驱动车辆状态估计研究[D]. 杨琨明.南昌大学 2018
[4]智能电动车状态估计与纵横向控制研究[D]. 曾向达.重庆大学 2018
[5]基于轮毂悬架垂向模型的电动汽车滑移率预测控制系统研究[D]. 鲁超.吉林大学 2018
[6]混合动力汽车制动协调及稳定性控制策略研究[D]. 丁辉.吉林大学 2017
[7]四轮轮毂驱动电动汽车滑移率控制系统研究[D]. 袁磊.吉林大学 2016
[8]汽车电控液压制动系统建模及控制算法研究[D]. 郭鹏程.吉林大学 2015
[9]四轮独立驱动电动车车速估计及滑移率控制方法研究[D]. 冷亚南.哈尔滨工业大学 2015
本文编号：3381545
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