分布式驱动电动汽车直接横摆力矩控制

发布时间：2017-07-19 15:27

  本文关键词：分布式驱动电动汽车直接横摆力矩控制

  更多相关文章： 分布式驱动电动汽车 永磁同步电机 横摆稳定性 前馈加反馈

【摘要】：近年来,日益严重的环境和能源问题给新能源汽车的发展带来新的机遇。分布式驱动电动汽车由于传动链短、车内空间利用率高、经济性好等特点受到业内人士的普遍关注,具有很大的发展潜力。因此,针对分布式驱动电动车后续延伸课题的研究是十分必要的。鉴于多数交通事故的发生是由于汽车失稳引起的,且汽车安全问题历来为人们所重视,本文围绕分布式驱动电动汽车直接横摆力矩控制这一课题进行如下研究:首先,建立了电机模型。详细论述了永磁同步电机数学模型,并采用SVPWM控制方法实现对单个电机的控制;基于MATLAB/Simulink软件进行电机建模仿真,实现对电机的转矩控制,并重点分析了电机在给定转矩下的响应情况,结果表明无论是模型的响应时间还是控制精度均能够满足电动车的一般控制要求,证明了电机模型的正确性。其次,建立了电动车模型。考虑车辆的纵向运动、侧向运动、横摆、侧倾以及四个车轮的转动建立八自由度整车模型,利用电机模型替换单轮模型作为动力源,完成电动车建模;选取“魔术公式”轮胎模型,并考虑了联合工况下的轮胎特性;采用蛇形行驶工况对电动车模型进行了仿真验证,仿真结果表明电动车模型响应迅速且能较好地跟随转角输入,满足了驾驶员的驾驶预期。再次,设计了直接横摆力矩控制器。选取质心侧偏角和横摆角速度为控制变量,并基于二自由度车辆模型建立观测器对质心侧偏角进行估计;基于转弯工况进行仿真,对比分析了单纯前馈、单纯反馈以及“前馈+反馈”三种控制方法,优选整体控制效果较好、抗干扰能力较强的“前馈+反馈”控制算法,设计了直接横摆力矩控制器。最后,以前后轴动态载荷估计为比例进行车轮转矩分配,并针对“双移线”工况和J-turn工况进行仿真验证。仿真结果表明在两种工况下质心侧偏角和横摆角速度均较小,控制器控制效果良好。说明采用直接横摆力矩控制能够有效提高分布式驱动电动汽车的操稳性。
【关键词】：分布式驱动电动汽车 永磁同步电机 横摆稳定性 前馈加反馈
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 课题研究的目的和意义8-9
• 1.2 直接横摆力矩控制国内外研究现状9-14
• 1.2.1 直接横摆力矩控制方法10-11
• 1.2.2 车辆状态参数观测方法11-13
• 1.2.3 驱动力/制动力分配方法13-14
• 1.3 本文研究的主要内容14-16
• 2 轮毂电机的建模及其控制16-32
• 2.1 坐标变换与变换矩阵16-17
• 2.2 永磁同步电机模型17-19
• 2.2.1 三相静止ABC坐标系下永磁同步电机模型17-18
• 2.2.2 旋转坐标系下永磁同步电机动态数学模型18-19
• 2.3 空间矢量脉宽调制19-26
• 2.3.1 逆变器电压输出模式19-20
• 2.3.2 电压空间矢量合成20-22
• 2.3.3 SVPWM控制算法22-26
• 2.4 基于MATLAB/Simulink的永磁同步电机建模26-27
• 2.5 电机实验验证27-30
• 2.5.1 轮毂电机27-28
• 2.5.2 电动轮试验台架28-29
• 2.5.3 电机实验29-30
• 2.6 本章小结30-32
• 3 电动车动力学模型32-44
• 3.1 直线行驶动力学模型32-33
• 3.1.1 汽车行驶方程式32
• 3.1.2 汽车行驶的附着条件32
• 3.1.3 汽车的功率平衡32-33
• 3.2 轮胎模型33-37
• 3.2.1 轮胎坐标系33
• 3.2.2 “魔术公式”轮胎模型33-37
• 3.3 电动车模型37-40
• 3.4 电动车模型仿真分析与验证40-43
• 3.5 本章小结43-44
• 4 直接横摆力矩控制策略44-62
• 4.1 车辆稳定性控制参数的选取45
• 4.2 控制变量理想值的确定45-46
• 4.3 质心侧偏角状态观测器设计46-52
• 4.3.1 状态观测器基本原理47-48
• 4.3.2 质心侧偏角估计48-51
• 4.3.3 基于MATLAB/Simulink的质心侧偏角观测器建模与仿真51-52
• 4.4 直接横摆力矩“前馈+反馈”控制器设计52-54
• 4.4.1 前馈控制补偿器设计52-53
• 4.4.2 反馈控制补偿器设计53-54
• 4.5 直接横摆力矩模糊控制器设计54-58
• 4.5.1 模糊控制的基本原理和组成54-55
• 4.5.2 模糊控制器设计55-58
• 4.6 电机驱动力分配策略58-60
• 4.7 本章小结60-62
• 5 直接横摆力矩控制仿真与分析62-70
• 5.1 基于MATLAB/Simulink的控制器建模62-63
• 5.1.1 直接横摆力矩“前馈+反馈”控制器建模62
• 5.1.2 直接横摆力矩模糊控制器建模62-63
• 5.2 直接横摆力矩控制仿真分析63-68
• 5.2.1 “前馈+反馈”控制与单纯前馈或反馈控制的对比分析63-64
• 5.2.2 移线工况仿真分析64-66
• 5.2.3 J-turn工况仿真分析66-68
• 5.3 本章小结68-70
• 6 总结与展望70-72
• 6.1 全文总结70
• 6.2 不足与展望70-72
• 致谢72-74
• 参考文献74-76

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本文编号：563615