电动轮驱动汽车差动助力转向与稳定性协调控制
发布时间：2023-06-10 12:32
随着环保及能源问题的加剧,电动汽车迎来了重大发展机遇。相比于传统的集中式驱动电动汽车,电动轮驱动汽车各车轮转矩可独立控制,具备独特的优势。差动助力转向(DDAS)正是基于电动轮驱动汽车这一独特的优势所提出的一种助力转向新技术,其利用左右前轮产生转矩差实现转向助力,省去了传统助力转向系统的助力输出部件,同时控制器可集成至整车控制器中,结构紧凑,占用空间小,降低了成本,拥有广阔的研究前景。但DDAS的执行器为左右前轮电机,与稳定性控制系统(VSC)部分执行机构相同,会相互干涉,同时其在助力时势必为整车引入一个额外的横摆力矩,无疑会对整车的稳定性产生影响。针对现有问题,本文基于相平面理论设计了一套全局的差动助力转向与稳定性分层协调控制系统。本文具体可分为如下四个部分:1.首先基于MATLAB/Simulink平台搭建了电动轮驱动汽车动力学模型,包括四自由度机械转向系统模型、七自由度整车模型、轮胎模型、电机模型以及驾驶员模型,并与CarSim软件进行对比仿真分析,验证了其正确性,为后续研究及仿真奠定了基础。2.基于现有DDAS控制策略的不足,本文引入了自抗扰控制技术设计了差动助力自抗扰控制器,...
【文章页数】：132 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究的背景和意义
1.2 电动轮驱动车辆的发展现状
1.2.1 电动轮驱动车辆结构及优点
1.2.2 电动轮驱动汽车国外发展现状
1.2.3 电动轮驱动汽车国内研究现状
1.2.4 电动轮驱动汽车稳定性控制研究现状
1.3 差动助力转向原理及优点
1.3.1 差动助力转向原理
1.3.2 差动助力转向的优点
1.4 差动助力转向的研究现状及现有问题
1.5 本文研究目的和研究内容
1.5.1 本文研究目的
1.5.2 本文研究内容
第2章 电动轮驱动车辆动力学建模
2.1 模型假设及坐标系定义
2.1.1 模型假设
2.1.2 坐标系定义
2.2 车体平面动力学模型
2.3 转向系统动力学模型
2.4 车轮旋转动力学模型
2.5 轮胎模型
2.5.1 魔术公式轮胎模型
2.5.2 轮胎侧偏角公式
2.5.3 车轮轮心速度计算公式
2.5.4 轮胎滑转率计算公式
2.6 电机动力学模型
2.7 驾驶员模型
2.7.1 车速跟随控制器
2.7.2 路径跟踪驾驶员模型
2.8 整车仿真模型搭建及验证
2.9 本章小结
第3章 差动助力转向控制策略设计
3.1 差动助力转向控制架构
3.2 助力控制策略
3.2.1 转向盘转矩直接控制策略
3.2.2 基于自抗扰控制的差动助力控制器设计
3.2.3 基于模拟退火算法的控制器参数优化
3.3 主动回正控制策略
3.4 仿真分析
3.4.1 差动助力仿真
3.4.2 回正仿真
3.5 DDAS对整车稳定性影响分析
3.6 本章小结
第4章 基于相平面的DDAS与 VSC协调控制策略设计
4.1 相平面理论分析
4.1.1 相平面理论概述
4.1.2 非线性二自由度模型建立
4.1.3 两种相平面对比分析
4.2 协调控制系统总体架构
4.2.1 分层协调控制系统架构
4.2.2 参数估算层
4.3 稳定性控制策略
4.3.1 控制变量及理想值的确定
4.3.2 前馈加反馈联合控制器设计
4.4 基于相平面的控制区域划分
4.4.1 相平面控制区域划分
4.4.2 相平面控制区域边界参数求解
4.5 基于控制区域划分的协调控制策略
4.6 控制分配层
4.6.1 转矩分配策略
4.6.2 滑转率控制策略
4.7 本章小结
第5章 仿真及试验验证对比分析
5.1 CarSim和MATLAB/Simulink联合仿真平台搭建
5.2 CarSim与MATLAB/Simulink联合仿真
5.2.1 双移线工况仿真分析
5.2.2 蛇形工况仿真分析
5.3 驾驶员在环试验验证
5.3.1 小型驾驶模拟器搭建
5.3.2 驾驶员在环试验验证
5.4 本章小结
第6章 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 展望
参考文献
作者简介及研究成果
致谢
本文编号：3832891
【文章页数】：132 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究的背景和意义
1.2 电动轮驱动车辆的发展现状
1.2.1 电动轮驱动车辆结构及优点
1.2.2 电动轮驱动汽车国外发展现状
1.2.3 电动轮驱动汽车国内研究现状
1.2.4 电动轮驱动汽车稳定性控制研究现状
1.3 差动助力转向原理及优点
1.3.1 差动助力转向原理
1.3.2 差动助力转向的优点
1.4 差动助力转向的研究现状及现有问题
1.5 本文研究目的和研究内容
1.5.1 本文研究目的
1.5.2 本文研究内容
第2章 电动轮驱动车辆动力学建模
2.1 模型假设及坐标系定义
2.1.1 模型假设
2.1.2 坐标系定义
2.2 车体平面动力学模型
2.3 转向系统动力学模型
2.4 车轮旋转动力学模型
2.5 轮胎模型
2.5.1 魔术公式轮胎模型
2.5.2 轮胎侧偏角公式
2.5.3 车轮轮心速度计算公式
2.5.4 轮胎滑转率计算公式
2.6 电机动力学模型
2.7 驾驶员模型
2.7.1 车速跟随控制器
2.7.2 路径跟踪驾驶员模型
2.8 整车仿真模型搭建及验证
2.9 本章小结
第3章 差动助力转向控制策略设计
3.1 差动助力转向控制架构
3.2 助力控制策略
3.2.1 转向盘转矩直接控制策略
3.2.2 基于自抗扰控制的差动助力控制器设计
3.2.3 基于模拟退火算法的控制器参数优化
3.3 主动回正控制策略
3.4 仿真分析
3.4.1 差动助力仿真
3.4.2 回正仿真
3.5 DDAS对整车稳定性影响分析
3.6 本章小结
第4章 基于相平面的DDAS与 VSC协调控制策略设计
4.1 相平面理论分析
4.1.1 相平面理论概述
4.1.2 非线性二自由度模型建立
4.1.3 两种相平面对比分析
4.2 协调控制系统总体架构
4.2.1 分层协调控制系统架构
4.2.2 参数估算层
4.3 稳定性控制策略
4.3.1 控制变量及理想值的确定
4.3.2 前馈加反馈联合控制器设计
4.4 基于相平面的控制区域划分
4.4.1 相平面控制区域划分
4.4.2 相平面控制区域边界参数求解
4.5 基于控制区域划分的协调控制策略
4.6 控制分配层
4.6.1 转矩分配策略
4.6.2 滑转率控制策略
4.7 本章小结
第5章 仿真及试验验证对比分析
5.1 CarSim和MATLAB/Simulink联合仿真平台搭建
5.2 CarSim与MATLAB/Simulink联合仿真
5.2.1 双移线工况仿真分析
5.2.2 蛇形工况仿真分析
5.3 驾驶员在环试验验证
5.3.1 小型驾驶模拟器搭建
5.3.2 驾驶员在环试验验证
5.4 本章小结
第6章 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 展望
参考文献
作者简介及研究成果
致谢
本文编号：3832891
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