基于差动转向的四轮独立驱动电动汽车路径跟踪控制研究

发布时间：2023-03-26 22:02

　　无人驾驶汽车的开发要求平台具有可靠的安全性、高效性以及灵活性,因此新兴的四轮独立驱动电动汽车是一种理想的汽车结构。四轮独立驱动可以提供灵活可靠的驱动形式,并能得到快速准确的转矩和转速响应。四轮独立驱动无人驾驶汽车可以结合独立驱动和无人驾驶汽车的优势,是一种实现更大道路安全性的理想解决方案。差动转向机制可以作为一种容错机制以应对线控转向系统失效这一问题。若转向电机无法正常工作,车辆将不能实现期望的转向操作,此时差动转向机制介入以保证车辆能够安全行驶。本文将这种差动转向机制应用于无人驾驶电动汽车,并设计控制策略,进一步研究无人驾驶汽车的路径跟踪问题。论文的主要研究工作如下:(1)阐述了差动转向机制的原理,并对差动转向系统动力学进行建模分析;结合非线性刷子轮胎模型,分别针对基于差动转向和基于前轮主动转向的车辆建立车辆动力学模型;建立了以侧向误差和航向角误差为状态量的路径跟踪模型,路径跟踪的目标为设计控制器使侧向误差和航向角误差全局渐近稳定并收敛到零。(2)基于路径跟踪误差重新定义横摆角速度的期望值,将路径跟踪问题转化为车辆稳定性问题。通过对期望横摆角速度和侧向速度的跟踪,可以在完成路径跟踪任...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
        1.1.1 无人驾驶汽车的路径跟踪控制
        1.1.2 四轮独立驱动电动汽车
    1.2 路径跟踪算法的研究现状
    1.3 差动转向技术的研究现状
    1.4 论文主要研究内容
        1.4.1 论文课题的提出
        1.4.2 论文主要内容和框架
第二章 差动转向系统动力学及路径跟踪模型
    2.1 差动转向原理
    2.2 车辆动力学模型
        2.2.1 非线性轮胎模型
        2.2.2 基于差动转向的车辆动力学模型
        2.2.3 基于前轮主动转向的车辆动力学模型
    2.3 路径跟踪模型
    2.4 本章小结
第三章 基于模型预测控制的差动转向路径跟踪研究
    3.1 路径跟踪目标
    3.2 上层路径跟踪控制器设计
        3.2.1 模型预测控制理论介绍
        3.2.2 路径跟踪控制器设计
    3.3 下层力矩分配控制器设计
    3.4 车速及质心侧偏角估计
        3.4.1 基于运动学模型的观测器设计
        3.4.2 稳定性证明
        3.4.3 估计算法仿真验证
    3.5 路径跟踪算法仿真分析
        3.5.1 J-turn仿真试验
        3.5.2 双移线仿真试验
    3.6 本章小结
第四章 差动转向实车试验研究
    4.1 四轮独立驱动电动汽车试验平台
    4.2 基于差动转向的电动汽车实车试验
        4.2.1 实车开环试验
        4.2.2 实车闭环试验
    4.3 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 研究工作总结
    5.2 未来工作展望
致谢
参考文献
作者简介



本文编号：3771823