双轮毂电机驱动电动汽车差速与助力转向协调控制研究

发布时间：2017-09-16 20:04

  本文关键词：双轮毂电机驱动电动汽车差速与助力转向协调控制研究

  更多相关文章： 电动汽车 轮毂电机 协调控制 联合仿真 道路试验

【摘要】：为了适应降低汽车排放以及减少对非可再生资源依赖的要求,新能源汽车逐渐成为研究热点。相对于混合动力汽车、插电式混合动力汽车以及集中电机驱动纯电动汽车,电动轮独立驱动电动汽车则具有独特的动力学控制优势。本文主要对双轮毂电机驱动电动汽车电子差速系统和转向助力系统的协调控制展开研究,为进一步探索四轮独立驱动电动汽车多动力学系统协调控制奠定基础。分析了电动轮独立驱动电动汽车电子差速与差动助力基本原理,基于Car Sim与Matlab/Simulink软件建立了双轮毂电机驱动电动汽车的动力学联合仿真模型,搭建了四轮毂电机独立驱动电动汽车试验样车,配备了电流、电压、方向盘转矩、转角、轮速等传感器,利用惯性导航和高精度GPS组合设备监测车辆姿态,运用D2P快速原型开发了整车控制系统,并制定了整车CAN总线数据通讯协议,通过样车道路试验验证了所搭建的联合仿真模型。基于车辆稳态转向时车辆横摆角速度对方向盘转角输入的响应特性,以横摆角速度为控制目标,利用滑模变结构控制算法设计了双轮毂电机驱动电动汽车的电子差速控制系统;基于理想驾驶员方向盘力矩,利用PID控制算法进行驾驶员方向盘转矩控制,实现差动助力转向;针对执行机构相同而控制目标却不同的问题,研究了电子差速控制与差动助力转向控制的影响因素,构造了与车速相关的权重系数函数,提出了随车速自适应变化权重的协调控制策略。通过模型联合仿真试验与样车道路试验发现,较高车速下差速控制系统可以较好的保证车辆稳定性同时具有一定的助力效果,较低车速下差动助力转向系统可以有效地降低驾驶员方向盘转矩而对车辆稳定性影响不大,而协调控制系统的权重系数可随车速实时变化从而兼顾差速与助力性能。
【关键词】：电动汽车 轮毂电机 协调控制 联合仿真 道路试验
【学位授予单位】：江苏大学
【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 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 电动轮独立驱动电动汽车差速与差动助力转向研究现状11-14
• 1.2.1 国内外电动轮独立驱动电动汽车差速控制研究现状11-12
• 1.2.2 国内外电动轮独立驱动电动汽车差动助力转向研究现状12-14
• 1.3 论文主要内容14-16
• 第二章 双轮毂电机驱动电动汽车仿真模型搭建和试验样车系统架构16-30
• 2.1 双轮毂电机驱动电动汽车联合仿真模型搭建16-21
• 2.1.1 CarSim整车模型16-17
• 2.1.2 轮毂电机模型17-19
• 2.1.3 纵向运动驾驶员模型19-20
• 2.1.4 联合仿真模型20-21
• 2.2 试验样车结构及整车控制系统21-25
• 2.2.1 试验样车搭建及传感器布置21-23
• 2.2.2 基于D2P快速原型的整车控制系统搭建23-25
• 2.3 联合仿真模型验证25-29
• 2.3.1 轮毂电机测试及其控制参数确定25-28
• 2.3.2 联合仿真模型道路试验验证28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第三章 基于变结构理论的双轮毂电机驱动电动汽车差速控制策略研究30-44
• 3.1 理想横摆角速度分析30-31
• 3.2 滑模变结构控制系统设计31-33
• 3.3 差速控制系统模型仿真验证33-36
• 3.3.1 方向盘角阶跃输入工况33-35
• 3.3.2 方向盘角正弦输入工况35-36
• 3.4 差速控制系统样车道路试验验证36-43
• 3.4.1 无转矩分配工况样车道路试验36-40
• 3.4.2 差速控制工况样车道路试验40-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第四章 基于PID控制的双轮毂电机驱动电动汽车差动助力控制策略研究44-54
• 4.1 差动助力转向结构原理分析44-46
• 4.2 基于参考转向盘力矩的PID控制系统设计46-48
• 4.3 差动助力控制系统模型仿真验证48-50
• 4.4 差动助力控制系统样车道路试验验证50-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第五章 基于自适应权重的双轮毂电机驱动电动汽车协调控制策略研究54-67
• 5.1 双轮毂电机驱动电动汽车差速与助力系统耦合性分析54-55
• 5.2 协调控制权重函数设计55-59
• 5.2.1 车速对车辆性能影响分析56-57
• 5.2.2 方向盘转角对车辆性能影响分析57-59
• 5.3 协调控制策略模型仿真验证59-62
• 5.4 协调控制策略样车道路试验验证62-66
• 5.5 本章小结66-67
• 第六章 总结与展望67-69
• 6.1 总结67-68
• 6.2 展望68-69
• 参考文献69-74
• 致谢74-75
• 在学期间发表的学术论文及其他科研成果75

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