基于驾驶意图识别的四轮驱动电动汽车转矩分配策略研究

发布时间：2017-08-20 08:16

  本文关键词：基于驾驶意图识别的四轮驱动电动汽车转矩分配策略研究

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【摘要】：随着国家和社会对能源危机和环境问题的关注度日益提高,电动汽车的发展进入了一个崭新的阶段。同时,随着汽车技术的飞速发展,人们对汽车的操纵稳定性、经济性和安全性等各项性能的要求越来越高。采用轮毂电机驱动的四轮驱动电动汽车由于省略了传统的传动系统如离合器、变速器等,其各个车轮由轮毂电机直接驱动,因而节省了安装空间,极大地提高了传动系的效率,并且各个车轮的转矩是独立可控的,容易测量,可以根据实际情况对各轮转矩实现任意的分配,可控性更强。为了充分发挥这类汽车的优势,应该结合驾驶员的驾驶意图,根据不同的驾驶意图采取相应的控制策略,使整车实际行驶状态更加符合驾驶员的期望状态,实现整车转矩按需分配,从而提高整车的各项性能。本文正是从这一点出发,对基于驾驶意图识别的轮毂电机电动汽车转矩分配策略做了以下研究工作:(1)分析了四轮驱动电动汽车的研究意义及研究现状。介绍了四轮独立驱动电动汽车的结构、特点及关键技术,并分析了国内外近几年来的发展状况,对驾驶意图识别及四轮驱动转矩分配策略研究现状进行了综述。(2)建立了驾驶意图识别系统。分析了驾驶意图识别的必要性,对驾驶员意图进行了分类,并分析了影响驾驶员操作的因素,针对相应的驾驶意图选择最佳的识别参数,采用模糊控制理论和方法,建立了驾驶意图模糊识别模型,并利用实车数据对模型进行了仿真验证。(3)分析了转矩分配的必要性及对车辆动力学的影响,制定了驱动工况下的转矩分配策略。根据驾驶意图识别模块的识别结果,计算整车需求转矩,并针对加速意图、转向意图及巡航意图,分别制定了相应的转矩分配控制策略,以改善整车的动力性、转向稳定性等各项性能。(4)对所提出的控制策略进行了仿真验证。采用MATLAB/Simulink搭建了15自由度整车动力学仿真模型,包括车体的横向、纵向、垂向、横摆、俯仰、侧倾6个自由度、四个车轮的转动和垂向跳动的8个自由度及前轮转向1个自由度。并将建立的驾驶意图识别模型导入到整车模型中,对驱动工况中的多种驾驶意图进行了统一识别仿真,对基于驾驶意图识别的转矩控制策略进行了仿真研究,并对仿真结果进行了分析。仿真结果表明,所设计的驾驶意图模糊识别系统能准确地识别出多种驾驶员意图,所制定的基于驾驶意图识别的转矩分配策略在低附着低速行驶情况下对整车性能提高不明显,但在低附着高速行驶情况下能够显著提高汽车的加速性能及转向稳定性。
【关键词】：驾驶意图 四轮驱动 电动汽车 转矩分配 模糊控制
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 绪论12-27
• 1.1 选题的来源、背景和意义12-13
• 1.2 四轮驱动电动汽车概述13-19
• 1.2.1 四轮驱动电动汽车的结构和特点13-15
• 1.2.2 四轮驱动电动汽车关键技术15-16
• 1.2.3 国内外四轮驱动电动汽车发展现状16-19
• 1.3 本课题国内外研究现状19-26
• 1.3.1 驾驶意图识别研究现状19-22
• 1.3.2 四轮驱动电动汽车转矩分配策略研究现状22-24
• 1.3.3 基于驾驶意图识别的电动汽车转矩控制策略研究现状24-26
• 1.4 论文主要研究内容26-27
• 第二章 驾驶员意图识别研究27-45
• 2.1 驾驶意图识别的必要性27-28
• 2.2 驾驶意图识别参数28-29
• 2.2.1 驾驶意图影响因素分析28
• 2.2.2 驾驶意图识别参数的选择28-29
• 2.3 驾驶意图识别模型的建立29-36
• 2.3.1 模糊推理29-30
• 2.3.2 驾驶意图分类和说明30
• 2.3.3 驾驶意图识别30-36
• 2.4 驾驶意图识别仿真验证36-44
• 2.4.1 驾驶意图识别仿真模型的搭建36-42
• 2.4.2 驾驶意图识别仿真结果及分析42-44
• 2.5 本章小结44-45
• 第三章 四轮驱动电动汽车转矩分配策略的研究45-59
• 3.1 转矩分配研究的必要性45-51
• 3.1.1 提高车辆的动力性能45-47
• 3.1.2 增强车辆的转向性能47-49
• 3.1.3 改善车辆的经济性能49-51
• 3.2 整车转矩分配控制策略51-58
• 3.2.1 加速意图控制策略52-55
• 3.2.2 转向意图控制策略55-56
• 3.2.3 巡航意图控制策略56
• 3.2.4 转矩分配流程56-57
• 3.2.5 横摆力矩控制器57-58
• 3.3 本章小结58-59
• 第四章 四轮驱动电动汽车整车仿真模型的建立59-66
• 4.1 参考坐标系59-60
• 4.2 车体动力学模型60-62
• 4.3 车轮模型62-63
• 4.4 轮胎模型63-64
• 4.5 电机模型64
• 4.6 本章小结64-66
• 第五章 基于驾驶意图识别的四轮驱动电动汽车转矩分配策略仿真研究66-78
• 5.1 四轮独立驱动电动汽车控制系统仿真结构66-68
• 5.2 低速-低附着路面仿真试验68-72
• 5.2.1 驾驶意图识别69-70
• 5.2.2 加速意图仿真70
• 5.2.3 转向意图仿真70-72
• 5.3 高速-低附着路面仿真试验72-77
• 5.3.1 驾驶意图识别74
• 5.3.2 加速意图仿真74-75
• 5.3.3 转向意图仿真75-77
• 5.4 本章小结77-78
• 第六章 总结与展望78-80
• 6.1 全文总结78-79
• 6.2 本文创新点79
• 6.3 未来工作展望79-80
• 参考文献80-83
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果83-84
• 致谢84-85

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