基于终端滑模理论的轮毂式电动汽车分层直接横摆力矩控制策略研究

发布时间：2022-12-23 07:38

　　传统内燃车导致的能源危机与环境污染问题使电动汽车成为当前的研究热点,其中轮毂式电动汽车（IEV）因其独特的结构与驱动形式受到广泛关注,为提高轮毂式电动汽车在极限工况下的行驶稳定性,本论文提出了基于分层思想的直接横摆力矩控制（DYC）策略。首先,分析横摆角速度对IEV行驶稳定性的影响,然后基于车辆动力学分析建立二自由度（2DOF）车辆模型得到期望的横摆角速度,在此基础上设计基于分层结构的DYC控制策略。该控制系统分为上层控制和下层控制,上层控制采用传统终端滑模（TSM）控制器输出车辆稳定行驶所需要的附加横摆力矩,确保横摆角速度尽可能的接近理想值,再利用简单的PI控制获得车辆的总纵向力。下层控制中利用力矩分配器将上层控制得到的附加横摆力矩与纵向力合理分配给四个轮毂电机,为扩大DYC作用下的车辆稳定性范围,当IEV执行器无故障运行时,采用基于动态载荷分配的力矩分配器,当IEV执行器出现故障后,采用基于二次规划的重构分配器对剩余驱动力进行最优再分配,得到各轮毂电机对相应车轮施加的力矩值。其次,针对TSM控制器为抑制系统未知干扰采用过大控制增益而引起的系统抖动问题,提出一种自适应终端滑模（ATS... 

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 轮毂式电动汽车的特点与发展概况
    1.3 直接横摆力矩控制的研究现状
    1.4 控制分配技术的研究现状
        1.4.1 车辆无故障状态下控制分配策略
        1.4.2 车辆有故障状态下控制分配策略
    1.5 本论文的创新点与组织结构
        1.5.1 本论文的创新点
        1.5.2 本论文的组织结构
第二章 车辆动力学建模
    2.1 轮毂式电动汽车整车动力学模型
        2.1.1 车身七自由度模型
        2.1.2 魔术轮胎模型
        2.1.3 轮毂电机模型
        2.1.4 整车动力学模型参数传递关系
    2.2 理想车辆动力学模型
        2.2.1 车辆二自由度模型
        2.2.2 横摆角速度理想值的计算
    2.3 本章小结
第三章 基于分层结构的直接横摆力矩控制策略
    3.1 直接横摆力矩控制系统总体结构
    3.2 车辆稳定性的分析与判定
    3.3 基于终端滑模控制的DYC上层控制器设计
        3.3.1 终端滑模基础理论介绍
        3.3.2 终端滑模控制器设计与验证
    3.4 下层控制器设计需求
    3.5 基于垂直载荷的力矩分配器设计
    3.6 基于二次规划的重构分配器设计
        3.6.1 车辆执行器失效分析
        3.6.2 基于PI的纵向运动跟踪器
        3.6.3 基于二次规划的重构分配器
    3.7 本章小结
第四章 基于自适应终端滑模和扰动观测的DYC复合控制策略
    4.1 滑模控制器的抖振问题
    4.2 自适应终端滑模控制器设计与验证
        4.2.1 自适应控制介绍
        4.2.2 自适应终端滑模控制器的设计与证明
    4.3 基于扰动观测的自适应终端滑模复合控制器设计与验证
        4.3.1 扰动观测器基本理论
        4.3.2 复合控制器的设计与证明
    4.4 本章小结
第五章 轮毂式电动汽车直接横摆力矩控制仿真结果与分析
    5.1 直接横摆力矩控制系统软件实验平台仿真
        5.1.1 Carsim车辆模型建立
        5.1.2 Matlab simulink中DYC策略完整仿真模型图
        5.1.3 Carsim/Simulink联合仿真步骤
    5.2 仿真结果与分析
        5.2.1 汽车无故障情况下的仿真验证
        5.2.2 汽车有故障情况下的仿真验证
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究展望
参考文献
致谢
在学期间发表的学术论文及其他科研成果



本文编号：3725013