基于后轮独立驱动的电动汽车驱动防滑与扭矩分配协调控制研究

发布时间：2017-08-17 08:16

  本文关键词：基于后轮独立驱动的电动汽车驱动防滑与扭矩分配协调控制研究

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【摘要】：分布式驱动电动汽车,各轮驱动力可以进行独立精确的控制。相比传统的内燃机车辆和集中式驱动电动汽车,有明显的车辆动力学控制方面的优势,可以实现各种先进的控制策略。本文以后轮独立驱动的电动汽车作为研究对象,针对驱动防滑控制和扭矩分配协调控制进行了研究,解决了电动汽车驱动过程中的驱动轮过度滑转问题和侧向稳定性问题。搭建了CarSim与MATLAB/Simulink电动汽车控制系统联合仿真测试平台,对控制策略进行了仿真验证。并设计了整车实验平台,为控制策略的实车验证做好准备。主要工作有以下几个方面：(1)采用CarSim软件建立整车动力学模型,基于实车实验平台对模型进行了参数化。利用遗传算法,基于轮胎纯滚动工况和纯侧偏工况试验数据,对魔术轮胎模型的参数进行了识别。基于实车滑行实验,提出整车阻力特性模型,并根据实验数据计算出阻力模型中的参数,最终得到车辆的阻力特性。(2)研究了电动汽车驱动打滑机理,采用滑转率控制,设计了基于最优滑转率的模糊PID驱动防滑控制。为了进一步提高驱动防滑控制精度,利用模糊控制理论,提出了基于车轮角加速度和参考滑转率的驱动防滑控制。(3)为了确保在弯道或高速时车辆进入驱动防滑工况后的侧向稳定性,提出了基于动态扭矩协调控制的驱动防滑控制策略。此控制器是基于以上驱动防滑控制器,设计了下层扭矩协调分配控制器,以车辆稳定性为目标,对左右车轮的驱动扭矩进行动态分配。(4)建立了CarSim与MATLAB/Simulink联合仿真平台,整车模型在CarSim软件中建立,驱动电机作为CarSim外部输入直接加载到驱动轮。电机模型和驱动防滑控制策略在Simulink软件中搭建。并进行了联合仿真,验证了不同工况下几种驱动防滑控制算法的有效性和稳定性。(5)对整车实验平台的设计进行了说明,包括总布置方案,动力系统以及整车控制器。并介绍了上位机软件的整体框架,以及软件系统的设计,包括数据采集模块、显示存储模块等。
【关键词】：电动汽车 驱动防滑 扭矩分配 模糊控制 实验平台
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究背景和意义10-11
• 1.2 分布式驱动电动汽车研究现状11-12
• 1.3 分布式驱动电动汽车驱动防滑研究现状12-15
• 1.3.1 最佳滑转率估计算法12-13
• 1.3.2 驱动防滑国内外研究现状13-15
• 1.4 本文主要工作内容15-16
• 第二章 汽车动力学模型参数化及仿真16-31
• 2.1 轮胎模型16-17
• 2.2 轮胎模型参数辨识17-23
• 2.2.1 轮胎试验分析17-20
• 2.2.2 参数辨识方法20-21
• 2.2.3 参数辨识结果分析21-23
• 2.3 电机模型与传动系统建模23-25
• 2.4 整车各系统和参数确定25-28
• 2.4.1 车身动力学参数25-26
• 2.4.2 滚动阻力和空气阻力特性26-28
• 2.5 整车模型直线加速开环仿真28-30
• 2.6 本章小结30-31
• 第三章 电动汽车驱动防滑控制策略设计31-51
• 3.1 问题的提出31
• 3.2 数学模型31-33
• 3.2.1 电动汽车动力学模型31-32
• 3.2.2 车速估计模型32
• 3.2.3 车轮滑转率32-33
• 3.3 基本控制理论33-34
• 3.3.1 PID控制原理33
• 3.3.2 模糊自整定PID控制理论33-34
• 3.4 基于模糊PID的最优滑转率驱动防滑控制34-40
• 3.4.1 扭矩预分配控制35-36
• 3.4.2 基于最优滑转率的驱动防滑控制36-39
• 3.4.3 最佳滑转率识别39-40
• 3.5 基于车轮角加速度和参考滑转率的驱动防滑控制算法40-43
• 3.5.1 角加速度与参考滑转率观测器40-41
• 3.5.2 模糊驱动防滑控制器设计41-43
• 3.6 基于动态扭矩协调控制的驱动防滑43-50
• 3.6.1 车辆参考模型44-46
• 3.6.2 基于模糊控制的横摆力矩制定46-49
• 3.6.3 动态扭矩分配控制器49-50
• 3.7 本章小结50-51
• 第四章 驱动防滑控制策略仿真验证51-62
• 4.1 联合仿真平台建立51
• 4.2 驱动防滑仿真分析51-61
• 4.2.1 基于最佳滑转率的驱动防滑控制仿真51-56
• 4.2.2 基于动态扭矩协调控制的驱动防滑控制仿真56-61
• 4.3 本章小结61-62
• 第五章 后轮双电机独立驱动实验车平台开发62-76
• 5.1 总布置方案62-63
• 5.1.1 设计目标62
• 5.1.2 底盘结构62-63
• 5.1.3 整车布置63
• 5.2 动力系统方案63-69
• 5.2.1 驱动电机及减速器选型匹配63-66
• 5.2.2 动力电源系统66-67
• 5.2.3 电机驱动器67-69
• 5.3 整车控制器与传感器系统69-73
• 5.3.1 CRIO整车控制器整体结构69-70
• 5.3.2 CRIO接口定义及连线70-73
• 5.4 上位机软件设计73-75
• 5.5 本章小结75-76
• 第六章 总结与展望76-78
• 6.1 全文总结76-77
• 6.2 不足与展望77-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-83
• 攻读硕士学位期间的研究成果83

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本文编号：687963