四轮独立驱动的轮毂电机电动汽车驱动控制策略研究

发布时间：2017-09-02 15:35

  本文关键词：四轮独立驱动的轮毂电机电动汽车驱动控制策略研究

  更多相关文章： 四轮独立驱动 动力学模型 电子差速控制 模糊PID控制策略

【摘要】：汽车已经从最初的代步工具发展到成为代表时代革新技术的一种文化产物。尤其是在现下,交通安全问题突出、全球能源稀缺,污染问题全球性扩张的时代背景下。为迎合节能环保的社会责任,各个国家都在致力于电动汽车关键性技术的开发。四轮独立驱动的轮毂电机控制技术是目前电动汽车中最具潜力的一种科技手段。四轮独立驱动电动汽车通过线控技术可以一站式的控制汽车的转向、制动、驱动,轻化了操纵压力的同时且执行精度高、实时响应快,是开发车辆智能型化操纵技术、实现车辆各项动力学控制的最优捷径。本文以四轮独立驱动的轮毂电机驱动型电动汽车为研究对象,构建了仿真平台,在此基础上对驱动防滑控制、电子差速控制策略进行了研究,并设计了整车控制系统方案进行实车验证。首先,本文根据四轮独立轮毂电机驱动电动汽车建模要求,采用模块化建模思想,作出模型假设,构建了15自由度的四轮独立驱动电动汽车仿真模型,包含有四轮独立4转向自由度,车轮4垂向自由度、车体6自由度动力学模型及1个前轮转向角自由度,并详细给出了整车及各子系统模块详细的动力学方程。其次,在控制策略上,根据整车动力性能要求确定了无刷直流电机的电气参数,并对其进行转矩分析,给出了双环PID调速原理,提出了电子差速控制策略;由于电子差速控制策略并未考虑车轮滑转因素的影响,故在此基础上设计了基于滑转率控制的模糊PID控制器,使实际滑转率稳定在最优滑转率上,从而实现有效的驱动防滑。此外,在控制器研制上,依据设计的四轮独立驱动整车控制系统总体方案,详细分析了控制系统各部分的选型及功用,设计了整车控制器及底层电机驱动控制器,并详细介绍了控制器的软硬件设计的原理、功能及实现流程。然后,对控制系统进行了仿真分析,通过Carsim软件与模型作仿真比较分析,确定了模型能够对车辆动力性能作出准确描述,验证了四轮独立驱动轮毂电机电动汽车模型的准确性;并在此仿真平台之上对模糊PID控制策略和差速控制策略的合理性进行仿真,仿真结果验证了模糊PID控制策略和电子差速控制策略的有效性。最后利用项目组自行设计的实验样车,在直线行驶工况和转弯工况下进行实验验证,能较好的响应转向和驱动指令,验证了电子差速控制策略的可行性。
【关键词】：四轮独立驱动 动力学模型 电子差速控制 模糊PID控制策略
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【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10-14
• 1.1 课题背景及选题意义10-11
• 1.2 四轮独立驱动轮毂电机电动汽车研究现状11-12
• 1.2.1 国外研究概要11-12
• 1.2.2 国内研究概要12
• 1.3 本文研究的主要内容12-14
• 第二章 四轮独立驱动电动汽车建模14-25
• 2.1 模型总体框架14-16
• 2.1.1 轮毂电机驱动型电动汽车建模要求14
• 2.1.2 轮毂电机驱动型电动汽车整车模块划分14-16
• 2.1.3 模型假设16
• 2.2 整车动力学模型16-18
• 2.3 子系统动力学模型18-24
• 2.3.1 驾驶转向模型18-19
• 2.3.2 电机模型19-20
• 2.3.3 动力电池模型20
• 2.3.4 制动系统模型20-21
• 2.3.5 轮胎模型21-23
• 2.3.6 路面附着模型23-24
• 2.4 本章小节24-25
• 第三章 四轮独立驱动电动汽车驱动控制策略研究25-37
• 3.1 汽车驱动防滑控制基本原理25-26
• 3.2 驱动防滑控制器设计26-31
• 3.2.1 路面识别参数的确定26-27
• 3.2.2 模糊PID控制的基本原理27-28
• 3.2.3 模糊PID控制器设计28-31
• 3.2.4 模糊PID控制仿真31
• 3.3 无刷直流电机驱动控制的实现31-34
• 3.3.1 无刷直流电机转矩控制31-32
• 3.3.2 无刷直流电机双环PID控制32-34
• 3.3.3 无刷直流电机电子差速控制34
• 3.4 整车动力匹配34-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第四章 四轮独立驱动整车控制系统方案设计37-57
• 4.1 四轮独立驱动整车控制系统总体方案37-40
• 4.1.1 系统其他各组成部分37-38
• 4.1.2 外围电气系统38-40
• 4.2 TMS320F2812整车控制器设计40-48
• 4.2.1 整车控制器硬件设计40-43
• 4.2.2 整车控制器软件设计43-44
• 4.2.3 主程序详解44-48
• 4.3 底层电机驱动控制器设计48-56
• 4.3.1 底层电机驱动控制器的硬件设计48-52
• 4.3.2 底层电机驱动控制器的软件设计52-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第五章 仿真分析及实验验证57-73
• 5.1 仿真结果与分析57-63
• 5.1.1 四轮独立驱动模型动力学分析57-60
• 5.1.2 模糊PID控制驱动防滑仿真分析60-62
• 5.1.3 差速控制仿真分析62-63
• 5.2 实验样车设计及实验验证63-72
• 5.2.1 实验样车设计63-69
• 5.2.2 样车电子差速实验验证69-72
• 5.3 本章小结72-73
• 第六章 总结与展望73-74
• 6.1 全文总结73
• 6.2 研究展望73-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-78
• 附录78

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王庆年;张缓缓;靳立强;;四轮独立驱动电动车转向驱动的转矩协调控制[J];吉林大学学报(工学版);2007年05期

2 张婷婷;;四轮独立驱动电动车抗侧向干扰的研究[J];科技资讯;2010年21期

3 胡桂林;新型轮对电机一体化独立驱动系统研究方案[J];电力机车技术;2002年01期

4 靳立强,王庆年,宋传学;四轮独立驱动电动汽车动力学控制系统仿真[J];吉林大学学报(工学版);2004年04期

5 沈勇,吴新文;基于复合神经网络模型的四轮独立驱动电动车控制[J];汽车工程;2004年04期

6 李洁莹;;四轮独立驱动电动汽车稳定性仿真研究[J];机电信息;2014年18期

7 续丹;王国栋;曹秉刚;冯晓辉;;独立驱动电动汽车的转矩优化分配策略研究[J];西安交通大学学报;2012年03期

8 葛如海;季从东;王斌;刘德仿;;可实现大角度转向的电动汽车独立驱动机构的设计与分析[J];轻型汽车技术;2014年03期

9 顾燕;王萍;;浅谈四轮独立驱动控制在微型纯电动汽车上的应用[J];机电信息;2009年36期

10 马雷;赵云;王连东;赵明慧;杨志安;李宁;;四轮独立驱动电动汽车等转矩转弯试验及滑动率分析[J];中国机械工程;2010年06期

中国重要会议论文全文数据库 前5条

1 胡桂林;;新型轮对电机一体化独立驱动系统研究方案[A];加入WTO和中国科技与可持续发展——挑战与机遇、责任和对策（上册）[C];2002年

2 张缓缓;王庆年;靳立强;;四轮独立驱动电机特性对车辆直线行驶稳定性影响的研究[A];2007年APC联合学术年会论文集[C];2007年

3 阮久宏;杨福广;邱绪云;李贻斌;;基于LuGre动态模型的车轮独立驱动控制研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年

4 朱绍鹏;邱斌斌;吴志军;张华;刘孝龙;;两轮独立驱动电动汽车的驱动力控制策略研究[A];2013中国汽车工程学会年会论文集[C];2013年

5 卢少波;CW Lim;李小鹏;;线控独立驱动电动车制动失效容错控制研究[A];2013中国汽车工程学会年会论文集[C];2013年

中国重要报纸全文数据库 前3条

1 山东 朱炎炎;电动车车轮独立驱动转向困难原因剖析及解决方法[N];电子报;2013年

2 李春海;高档独立驱动凹版印刷机的设计、制造及安装调试[N];中国包装报;2004年

3 中国工业报记者 周庆文;讴歌RLXSH-AWD版北京车展首发[N];中国工业报;2014年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 辛晓帅;四轮独立驱动电动汽车多驱动模式控制策略研究[D];电子科技大学;2015年

2 邱浩;四轮独立驱动电动车ARS与DYC集成控制与实验研究[D];长沙理工大学;2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王大山;两轮独立驱动电动车驱动控制系统的研究[D];青岛理工大学;2015年

2 段婷婷;四轮独立驱动电动轮汽车驱动转矩协调分配研究[D];南京航空航天大学;2015年

3 叶浩;四轮独立驱动电动汽车轮胎力及整车行驶状态集成观测[D];江苏大学;2016年

4 赵华慧;四轮独立驱动电动车分工况驱动力分配策略研究[D];西南大学;2016年

5 范庆科;四轮独立驱动的轮毂电机电动汽车驱动控制策略研究[D];杭州电子科技大学;2016年

6 胡琪舰;电动客车轮边独立驱动系统集成设计与仿真研究[D];北京理工大学;2015年

7 李乐;四轮独立驱动电动车控制系统的设计[D];武汉理工大学;2010年

8 廖凌霄;四轮独立驱动电动汽车控制策略的研究[D];武汉理工大学;2010年

9 陈晋市;基于液阻控制技术的轮式越野工程车辆液压独立驱动系统研究[D];吉林大学;2008年

10 蒋振江;四轮独立驱动电动汽车驱动控制策略的研究[D];重庆理工大学;2012年

，

本文编号：779425