四轮驱动电动汽车操纵稳定性与节能集成优化控制
发布时间：2023-12-10 13:42
汽车电动化不仅代表未来汽车技术发展的趋势,也是应对汽车工业发展面临节能、环保等诸多挑战的关键技术途径。由于传动效率高、可控自由度多等特点,基于轮毂电机的四轮驱动电动汽车成为近年来国内外研究热点。然而,如何进行多自由度下的合理协调、分配前轮转向和四轮电机力矩,充分利用各执行机构可独立操控的能力,提高车辆的操控性能,实现操控安全的控制目标是四轮驱动电动汽车底盘控制的一个研究方向。同时,综合车辆操控安全和节能目标也对四轮驱动电动汽车底盘控制提出了更高的现实需求,成为本领域的一个研究热点。本文针对上述问题,以具有主动前轮转向的四轮驱动电动汽车为研究对象,开展底盘集成控制策略和力矩分配方法的研究。以往的研究中,稳定性控制与节能控制往往相互独立,交互与耦合的效应被忽视,而本文的底盘集成控制是在一个统一优化目标下,集成控制、整体优化各执行器动作,提出车辆稳定性与节能集成优化方法,并同时实现车身稳定性与轮胎滑移的集成控制。控制策略围绕“先局部机理分析,离线优化;再整体在线全局优化”的思想,局部优化为全局优化提供车辆操控性和节能的跟踪目标,全局优化从顶层实现目标的动态平衡。为了实现该底盘集成控制,本文结...
【文章页数】：187 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第1章 绪论
1.1 研究背景和课题的提出
1.2 电动汽车的发展前景和现状分析
1.2.1 电动汽车的发展历史
1.2.2 我国电动汽车的前景分析
1.2.3 四轮驱动电动汽车发展现状
1.3 四轮驱动电动汽车稳定性控制研究现状
1.3.1 车辆行驶状态估计研究现状
1.3.2 车辆稳定性控制模型和控制方法研究现状
1.4 四轮驱动电动汽车节能控制研究现状
1.4.1 以电机驱动节能为目标的控制方法
1.4.2 以稳定性为目标的控制方法
1.4.3 综合稳定性控制和节能为目标的控制方法
1.5 论文的技术路线
1.6 论文的主要研究内容
第2章 四轮驱动电动汽车动力学建模及稳定性分析
2.1 车辆动力学模型
2.1.1 车身模型
2.1.2 车轮模型
2.1.3 轮胎模型
2.1.4 电机控制模型
2.1.5 驾驶员模型
2.2 车辆动力学模型的验证
2.3 质心侧偏角相平面研究
2.3.1 车速的影响
2.3.2 路面附着系数的影响
2.3.3 前轮转角的影响
2.4 车辆稳定性判断
2.5 本章小结
第3章 四轮驱动电动汽车行驶状态观测研究
3.1 车速和质心侧偏角观测系统结构
3.2 基于运动学和动力学方法的车速观测
3.2.1 车速观测方程
3.2.2 车速观测器融合规则
3.2.3 车速观测验证
3.3 质心侧偏角观测
3.3.1 基于质心侧偏角稳态表达的观测方法
3.3.2 轮胎侧偏刚度的递推估计
3.3.3 基于质心侧偏角稳态表达的观测器设计
3.3.4 质心侧偏角观测验证及性能分析
3.4 基于融合技术的质心侧偏角观测
3.4.1 基于融合技术的质心侧偏角观测结构
3.4.2 基于融合技术的观测结果分析
3.4.3 观测结果统计学分析
3.5 本章小结
第4章 复合工况下车辆操纵稳定性集成控制策略
4.1 复合工况下轮胎等效侧偏刚度
4.2 车辆操纵稳定性控制预测模型
4.2.1 车辆动力学模型
4.2.2 车轮动力学模型
4.3 模型预测控制
4.3.1 状态空间方程及其离散化
4.3.2 模型预测控制性能指标
4.4 考虑约束的多中心矫正内点优化算法
4.4.1 系统动力学约束
4.4.2 多中心矫正内点优化算法
4.5 期望状态轨迹
4.5.1 期望的横摆角速度和质心侧偏角
4.5.2 期望的车轮角速度运动模型
4.6 参考控制输入的离线优化给定
4.6.1 参考的主动前轮转角离线优化
4.6.2 参考的驱动力和制动力离线优化
4.7 复合工况下车辆操纵稳定性集成控制策略仿真验证
4.7.1 双移线工况试验
4.7.2 分离路面工况试验
4.7.3 转弯加速试验
4.8 本章小结
第5章 综合车辆操纵稳定性和节能的底盘集成控制策略
5.1 以节能为优化目标的轴间驱动制动力分配
5.2 考虑轮胎滑移能量的模型预测控制
5.3 复合工况UniTire滑移能量模型
5.4 综合车辆操稳和节能的底盘集成控制策略仿真验证
5.4.1 车辆加速工况试验
5.4.2 双移线工况试验
5.5 本章小结
第6章 四轮驱动电动汽车实车试验验证
6.1 试验工况及车辆系统说明
6.2 控制效果系统验证
6.2.1 蛇形工况验证
6.2.2 双移线工况验证
6.2.3 冰直工况验证
6.3 本章小结
第7章 全文总结
7.1 全文总结
7.2 研究展望
附录
参考文献
攻读学位期间取得的科研成果
致谢
本文编号：3872519
【文章页数】：187 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第1章 绪论
1.1 研究背景和课题的提出
1.2 电动汽车的发展前景和现状分析
1.2.1 电动汽车的发展历史
1.2.2 我国电动汽车的前景分析
1.2.3 四轮驱动电动汽车发展现状
1.3 四轮驱动电动汽车稳定性控制研究现状
1.3.1 车辆行驶状态估计研究现状
1.3.2 车辆稳定性控制模型和控制方法研究现状
1.4 四轮驱动电动汽车节能控制研究现状
1.4.1 以电机驱动节能为目标的控制方法
1.4.2 以稳定性为目标的控制方法
1.4.3 综合稳定性控制和节能为目标的控制方法
1.5 论文的技术路线
1.6 论文的主要研究内容
第2章 四轮驱动电动汽车动力学建模及稳定性分析
2.1 车辆动力学模型
2.1.1 车身模型
2.1.2 车轮模型
2.1.3 轮胎模型
2.1.4 电机控制模型
2.1.5 驾驶员模型
2.2 车辆动力学模型的验证
2.3 质心侧偏角相平面研究
2.3.1 车速的影响
2.3.2 路面附着系数的影响
2.3.3 前轮转角的影响
2.4 车辆稳定性判断
2.5 本章小结
第3章 四轮驱动电动汽车行驶状态观测研究
3.1 车速和质心侧偏角观测系统结构
3.2 基于运动学和动力学方法的车速观测
3.2.1 车速观测方程
3.2.2 车速观测器融合规则
3.2.3 车速观测验证
3.3 质心侧偏角观测
3.3.1 基于质心侧偏角稳态表达的观测方法
3.3.2 轮胎侧偏刚度的递推估计
3.3.3 基于质心侧偏角稳态表达的观测器设计
3.3.4 质心侧偏角观测验证及性能分析
3.4 基于融合技术的质心侧偏角观测
3.4.1 基于融合技术的质心侧偏角观测结构
3.4.2 基于融合技术的观测结果分析
3.4.3 观测结果统计学分析
3.5 本章小结
第4章 复合工况下车辆操纵稳定性集成控制策略
4.1 复合工况下轮胎等效侧偏刚度
4.2 车辆操纵稳定性控制预测模型
4.2.1 车辆动力学模型
4.2.2 车轮动力学模型
4.3 模型预测控制
4.3.1 状态空间方程及其离散化
4.3.2 模型预测控制性能指标
4.4 考虑约束的多中心矫正内点优化算法
4.4.1 系统动力学约束
4.4.2 多中心矫正内点优化算法
4.5 期望状态轨迹
4.5.1 期望的横摆角速度和质心侧偏角
4.5.2 期望的车轮角速度运动模型
4.6 参考控制输入的离线优化给定
4.6.1 参考的主动前轮转角离线优化
4.6.2 参考的驱动力和制动力离线优化
4.7 复合工况下车辆操纵稳定性集成控制策略仿真验证
4.7.1 双移线工况试验
4.7.2 分离路面工况试验
4.7.3 转弯加速试验
4.8 本章小结
第5章 综合车辆操纵稳定性和节能的底盘集成控制策略
5.1 以节能为优化目标的轴间驱动制动力分配
5.2 考虑轮胎滑移能量的模型预测控制
5.3 复合工况UniTire滑移能量模型
5.4 综合车辆操稳和节能的底盘集成控制策略仿真验证
5.4.1 车辆加速工况试验
5.4.2 双移线工况试验
5.5 本章小结
第6章 四轮驱动电动汽车实车试验验证
6.1 试验工况及车辆系统说明
6.2 控制效果系统验证
6.2.1 蛇形工况验证
6.2.2 双移线工况验证
6.2.3 冰直工况验证
6.3 本章小结
第7章 全文总结
7.1 全文总结
7.2 研究展望
附录
参考文献
攻读学位期间取得的科研成果
致谢
本文编号：3872519
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