四轮独立驱动电动汽车车辆状态与路面附着系数估计
发布时间：2022-04-15 23:15
不断丰富的乘用车类型,以及不断复杂化的汽车动力学控制策略,对车辆状态参数的精度提出了更高的要求。作为车辆状态参数的关键组成,质心侧偏角以及路面峰值附着系数在乘用车平台上不能实时测量,对其进行有效地状态参数估计显得尤为重要。对于质心侧偏角估计,本文运用车辆动力学领域已有的轮胎和车辆模型,设计了一种基于轮胎力的质心侧偏角闭环观测器,这一观测器将线性二自由度车辆模型的运动微分方程作为原系统,将UniTire统一轮胎模型用于构造观测器的状态反馈,两者组合到一起,构成了“车速-滑移率-轮胎力-加速度-车速”的观测器闭环。从试验验证结果看,本文的质心侧偏角观测器可以有效地抑制加速度测量值所携带的噪声以及偏移量,实现对车速以及质心侧偏角的有效估计。对于路面峰值附着系数估计,本文创新性地推导出了“利用附着系数-轮胎刚度”的路面峰值附着系数观测器原系统,并基于这一原系统成功设计出了具有“利用附着系数、滑移率-轮胎刚度-路面峰值附着系数-轮胎力-利用附着系数”闭环特征的路面峰值附着系数观测器。在进行观测器设计时,考虑到车辆以及轮胎在纵滑、侧滑工况下的动力学特性有较大区别,所以本文设计的路面峰值附着系数观测...
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
符号注释表
第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 质心侧偏角与路面附着系数估计研究现状
1.2.1 质心侧偏角估计研究现状
1.2.2 路面附着系数估计研究现状
1.3 车辆状态观测器设计方法预备知识
1.3.1 基于Lyapunov方法的观测器
1.3.2 基于非线性变换的观测器
1.4 本文的研究思路
第2章 基于轮胎力的质心侧偏角估计算法设计
2.1 用于质心侧偏角估计的轮胎和车辆模型选择及运用
2.1.1 UniTire统一轮胎模型
2.1.2 七自由度车辆模型
2.1.3 线性二自由度车辆模型
2.2 质心侧偏角观测器闭环架构设计及稳定性分析
2.2.1 观测器架构
2.2.2 状态观测器设计
2.2.3 Lyapunov稳定性分析
2.3 算法效果验证
2.3.1 算法离线验证与调试环境搭建
2.3.2 基于轮胎力的质心侧偏角估计算法仿真验证
2.4 本章小结
第3章 面向纵滑工况的路面附着系数估计算法设计
3.1 面向纵滑工况下路面附着系数估计的轮胎模型及其扩展运用
3.1.1 ABS单轮模型
3.1.2 路面峰值附着系数观测器的原系统推导
3.2 状态观测器设计
3.2.1 轮胎力以及滑移率求取
3.2.2 基于非线性变换的轮胎纵滑刚度求取
3.2.3 状态观测器设计总结
3.3 面向纵滑工况的路面附着系数观测器试验验证
3.3.1 仿真验证
3.3.2 实车在线调试工具链
3.3.3 实车试验验证
3.4 本章小结
第4章 面向侧滑工况的路面附着系数估计算法设计
4.1 质心侧偏角已知时的路面峰值附着系数观测器设计
4.1.1 轮胎力以及滑移率求取
4.1.2 基于非线性变换的轮胎侧滑刚度求取
4.1.3 状态观测器设计总结
4.2 质心侧偏角未知时的质心侧偏角与路面峰值附着系数联合观测器设计
4.2.1 状态观测器架构
4.2.2 对路面峰值附着系数估计算法进行的闭环稳定性改动
4.2.3 对质心侧偏角估计算法进行的闭环稳定性改动
4.3 侧滑工况下的路面附着系数估计算法验证
4.3.1 质心侧偏角已知时的附着系数估计算法仿真及实车试验验证
4.3.2 质心侧偏角未知时的联合估计算法实车试验验证
4.4 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 未来工作展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]UniTire统一轮胎模型[J]. 郭孔辉. 机械工程学报. 2016(12)
[2]基于无迹卡尔曼滤波的汽车状态参数估计[J]. 赵万忠,张寒,王春燕. 华南理工大学学报(自然科学版). 2016(03)
[3]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)
[4]电动汽车技术进展和发展趋势[J]. 曹秉刚,张传伟,白志峰,李竟成. 西安交通大学学报. 2004(01)
博士论文
[1]分布式驱动电动汽车状态估计与力矩矢量控制研究[D]. 张琳.吉林大学 2019
[2]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
本文编号：3645878
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
符号注释表
第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 质心侧偏角与路面附着系数估计研究现状
1.2.1 质心侧偏角估计研究现状
1.2.2 路面附着系数估计研究现状
1.3 车辆状态观测器设计方法预备知识
1.3.1 基于Lyapunov方法的观测器
1.3.2 基于非线性变换的观测器
1.4 本文的研究思路
第2章 基于轮胎力的质心侧偏角估计算法设计
2.1 用于质心侧偏角估计的轮胎和车辆模型选择及运用
2.1.1 UniTire统一轮胎模型
2.1.2 七自由度车辆模型
2.1.3 线性二自由度车辆模型
2.2 质心侧偏角观测器闭环架构设计及稳定性分析
2.2.1 观测器架构
2.2.2 状态观测器设计
2.2.3 Lyapunov稳定性分析
2.3 算法效果验证
2.3.1 算法离线验证与调试环境搭建
2.3.2 基于轮胎力的质心侧偏角估计算法仿真验证
2.4 本章小结
第3章 面向纵滑工况的路面附着系数估计算法设计
3.1 面向纵滑工况下路面附着系数估计的轮胎模型及其扩展运用
3.1.1 ABS单轮模型
3.1.2 路面峰值附着系数观测器的原系统推导
3.2 状态观测器设计
3.2.1 轮胎力以及滑移率求取
3.2.2 基于非线性变换的轮胎纵滑刚度求取
3.2.3 状态观测器设计总结
3.3 面向纵滑工况的路面附着系数观测器试验验证
3.3.1 仿真验证
3.3.2 实车在线调试工具链
3.3.3 实车试验验证
3.4 本章小结
第4章 面向侧滑工况的路面附着系数估计算法设计
4.1 质心侧偏角已知时的路面峰值附着系数观测器设计
4.1.1 轮胎力以及滑移率求取
4.1.2 基于非线性变换的轮胎侧滑刚度求取
4.1.3 状态观测器设计总结
4.2 质心侧偏角未知时的质心侧偏角与路面峰值附着系数联合观测器设计
4.2.1 状态观测器架构
4.2.2 对路面峰值附着系数估计算法进行的闭环稳定性改动
4.2.3 对质心侧偏角估计算法进行的闭环稳定性改动
4.3 侧滑工况下的路面附着系数估计算法验证
4.3.1 质心侧偏角已知时的附着系数估计算法仿真及实车试验验证
4.3.2 质心侧偏角未知时的联合估计算法实车试验验证
4.4 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 未来工作展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]UniTire统一轮胎模型[J]. 郭孔辉. 机械工程学报. 2016(12)
[2]基于无迹卡尔曼滤波的汽车状态参数估计[J]. 赵万忠,张寒,王春燕. 华南理工大学学报(自然科学版). 2016(03)
[3]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)
[4]电动汽车技术进展和发展趋势[J]. 曹秉刚,张传伟,白志峰,李竟成. 西安交通大学学报. 2004(01)
博士论文
[1]分布式驱动电动汽车状态估计与力矩矢量控制研究[D]. 张琳.吉林大学 2019
[2]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
本文编号：3645878
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