基于胎内测量的分布式驱动电动车摩擦系数估计

发布时间：2017-07-16 18:10

  本文关键词：基于胎内测量的分布式驱动电动车摩擦系数估计

  更多相关文章： 胎内测量 刷子模型 轮毂电机 复合工况LuGre轮胎模型

【摘要】：轮胎—路面之间的摩擦系数在传统车辆控制系统中扮演着非常重要的角色,如自适应巡航控制(ACC)、制动防抱死制动系统(ABS)、驱动力控制系统(TCS)和稳定性控制系统(ESP)等都是基于摩擦系数对车辆进行控制的。对于分布式驱动电动车而言,除了上述的控制系统外,其独特的驱动形式——每个车轮都作为独立的驱动轮,都需要更加准确的估计出每个驱动轮—路面之间的摩擦系数。然而,目前对于轮胎与路面间摩擦系数的估计方法存在很多不足,如车辆在稳定行驶情况下,基于观测器的方法不能更新摩擦系数;紧急工况下,车辆模型输出结果不精确等等,都会影响估计结果的准确性,因此,本文希望尝试新的估计办法以提高估计结果的准确性、实时性。本文针对基于胎内测量的分布式驱动电动车摩擦系数估计问题展开工作,主要研究内容包括以下几个方面:首先,对轮胎与路面间摩擦系数估计的方法进行了回顾,分析了目前方法的主要优缺点以及适用范围,并对智能轮胎测试系统的研究历史做了简要介绍。其次,针对基于胎内测量系统估计摩擦系数的研究方法进行了分析,为了验证胎内测量系统的可行性,搭建了胎内测量系统以及分布式驱动电动车整车测试平台,并进行了恒速、匀加速以及圆周运动等形式的实车实验。在Matlab中利用多项式拟合轮胎变形曲线,求解出轮胎侧向力、回正力矩,验证胎内测量系统的可行性及准确性。随后,对几种常见的轮胎模型进行了对比分析,综合考虑模型的运算速度、精度等因素,最终选择刷子模型作为本文摩擦系数估计的轮胎模型。此外,为了提高摩擦系数估计的鲁棒性,提高车辆测量参数的利用率,提出基于扩展卡尔曼滤波法的估计方案,并将估计结果与刷子估计器进行对比,验证其方法的合理性。再次,对于分布式驱动电车而言,轮毂电机的驱动力矩和转速不仅可以准确测量的,而且还能精确控制。利用轮毂电机实时信息,建立车辆纵向动力学模型,推导基于刷子轮胎模型的纵向摩擦系数估计器,可以有效快速的进行纵向摩擦系数估计。最后,为了更加准确的反映车辆的运动状态,同时考虑车辆的侧向—纵向复合运动情况,以及准确的描述轮胎与路面的接触运动过程,本文回顾了动态轮胎摩擦模型,推导了综合考虑车辆侧向运动、纵向运动以及胎体变形的Lu Gre轮胎模型,并尝试整合该Lu Gre轮胎模型、胎内测量系统、轮毂电机实时信息等提高轮胎—路面之间摩擦系数估计的准确性。
【关键词】：胎内测量 刷子模型 轮毂电机 复合工况LuGre轮胎模型
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 课题的背景和意义10-11
• 1.2 摩擦系数估计研究历史11-14
• 1.2.1 滑移率曲线斜率法12-14
• 1.2.2 胎面变形法14
• 1.3 智能轮胎的研究概况14-20
• 1.3.1 声波型“智能轮胎”15-16
• 1.3.2 光学型“智能轮胎”16-17
• 1.3.3 压电型“智能轮胎”17-18
• 1.3.4 加速度传感器型“智能轮胎”18-20
• 1.4 主要研究内容20-22
• 第二章 轮胎传感器测量系统22-48
• 2.1 轮胎侧向变形分析22-27
• 2.1.1 接地印迹内轮胎侧向变形22-24
• 2.1.2 轮胎力的解算24-25
• 2.1.3 接地印迹长度25-27
• 2.2 胎内测量系统27-35
• 2.2.1 传感器类型的选取及标定28-31
• 2.2.2 传感器的安装31-32
• 2.2.3 测量系统的建立32-35
• 2.3 传感器数据采集系统35-37
• 2.3.1 数据采集系统35-37
• 2.4 实验分析37-47
• 2.4.1 道路实验37-38
• 2.4.2 加速度曲线38-44
• 2.4.3 轮胎侧向变形曲线44-46
• 2.4.4 轮胎侧向力46-47
• 2.5 本章小结47-48
• 第三章 摩擦系数估计器建立及分析48-62
• 3.1 常用轮胎模型研究48-58
• 3.1.1 幂指数统一轮胎模型48-50
• 3.1.2“魔术公式”轮胎模型50-51
• 3.1.3 刷子轮胎模型51-57
• 3.1.4 其他轮胎模型57-58
• 3.2 摩擦系数估计器58-61
• 3.2.1 扩展卡尔曼滤波58-59
• 3.2.2 估计器建立及分析59-61
• 3.3 本章小结61-62
• 第四章 分布式驱动电动车摩擦系数估计62-82
• 4.1 轮毂电机外特性62-64
• 4.1.1 电机测试实验台63
• 4.1.2 电机外特性曲线63-64
• 4.2 纵向摩擦系数估计器64-71
• 4.2.1 车辆动力学模型64-65
• 4.2.2 轮胎模型65-68
• 4.2.3 估计理论68-70
• 4.2.4 摩擦系数估计器70-71
• 4.3 实车实验71-80
• 4.3.1 轮毂电机数据采集71-75
• 4.3.2 实验分析75-80
• 4.4 本章小结80-82
• 第五章 纵向及侧向轮胎摩擦模型整合82-98
• 5.1 动态轮胎摩擦模型82-86
• 5.1.1 Stribeck特性83-84
• 5.1.2 LuGre轮胎模型84-86
• 5.2 基于LuGre轮胎模型摩擦系数估计器86-94
• 5.2.1 摩擦系数估计器建立87-91
• 5.2.2 考虑胎体变形的LuGre轮胎模型91-94
• 5.3 仿真分析与验证94-97
• 5.4 本章小结97-98
• 第六章 总结与展望98-100
• 6.1 全文总结98
• 6.2 研究展望98-100
• 参考文献100-106
• 致谢106

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 王裕鹏;赵龙庆;;典型轮胎模型及其发展趋势[J];农业装备与车辆工程;2006年12期

2 贾小勇;徐传胜;白欣;;最小二乘法的创立及其思想方法[J];西北大学学报(自然科学版);2006年03期

3 王和毅,谷正气;汽车轮胎模型研究现状及其发展分析[J];橡胶工业;2005年01期

4 刘青,郭孔辉,陈秉聪;轮胎刷子模型分析 Ⅰ.稳态侧偏刷子模型[J];农业机械学报;2000年01期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 张新刚;基于扩展Stribeck效应的摩擦实验建模及系统动力学研究[D];上海交通大学;2009年

2 庄晔;轮胎动摩擦特性研究及其对车辆操纵稳定性的影响[D];吉林大学;2004年

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 席平;考虑胎体变形的摩擦系数估计[D];吉林大学;2014年

2 陈宗华;基于轮毂电机驱动的行驶车辆的路面附着系数估计[D];吉林大学;2012年

3 武钟财;基于扩展卡尔曼滤波的路面附着系数估计算法研究[D];吉林大学;2008年

4 李宁;复杂工况下轮胎侧偏特性仿真模型的修正[D];吉林大学;2007年

，

本文编号：549902