基于FSEC的四轮轮毂电机驱动赛车力矩控制策略研究

发布时间：2017-09-17 13:18

  本文关键词：基于FSEC的四轮轮毂电机驱动赛车力矩控制策略研究

  更多相关文章： 轮毂电机 质心侧偏角 横摆角速度 力矩分配

【摘要】：新能源汽车作为汽车行业目前发展最快的分支,得到越来越多人的关注。目前,纯电动汽车以及混合动力汽车是新能源汽车中发展最迅速的两种车型。纯电动汽车以其优良的加速性能以及环保的特点,受到行业以及消费者的青睐。纯电动汽车在消费市场磅礴发展的同时,纯电动方程式赛车也引领着行业发展。很多新技术也首先在赛车中使用。其中,分布式轮毂电机驱动系统作为一项新技术,已经开始在大学生电动方程式(FSEC-Formula Student Electric China)赛车中得到运用。本文主要是围绕基于FSEC四轮轮毂电机驱动系统中的动力分配问题展开研究。本文以我校横向课题《本田节能电动赛车关键技术研究》为依托,以本校已有的大学生纯电动方程式赛车为原型车,对四轮轮毂电机驱动系统的动力分配问题进行了研究。轮毂电机驱动的车辆四轮动力输出具有独立、连续、可控以及反应快速的特点,并且四轮独立驱动系统具有多自由度的特点,其运动必须满足车辆行驶的稳定性要求。针对上述特点,本文首先建立了七自由度非线性汽车模型,在该模型中建立了整车动力学模型、基于“预瞄-跟随理论”的驾驶员转向模型以及基于“魔术公式”的轮胎模型。根据原型车的参数,对整车参数、电机参数做出了适应性的调整。通过对车辆行驶稳定性的研究,本文的控制策略以车辆的质心侧偏角和横摆角速度作为控制目标,以车辆四轮的力矩输出作为控制变量。在明确了控制原理后,本文设计了分层控制的控制器策略:上层为基于模糊控制理论的车身运动控制器,将车辆的质心侧偏角和横摆角速度与参考状态的偏差作为输入量,以整车的横摆力矩以及侧向力作为输出;下层为基于最优控制算法的四轮动力分配控制器,目标函数的最优化目标是轮胎的利用率最小。上层控制器得出整车目标侧向力以及横摆力矩后,下层控制器将所需的目标力在最优目标函数的分配下,由四轮不同的力矩输出来实现。最后,基于上述控制策略,本文将控制系统在MATLAB/Simulink中建立模型,并对其进行了仿真验证。
【关键词】：轮毂电机 质心侧偏角 横摆角速度 力矩分配
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 课题背景8
• 1.2 新能源汽车行业发展现状8-10
• 1.3 方程式赛车的发展现状10-11
• 1.4 选题来源11-13
• 1.5 分布式驱动动力控制研究现状13-14
• 1.6 本文主要研究内容14-16
• 第2章 四轮轮毂电机驱动赛车动力学建模16-36
• 2.1 整车模型简介16-17
• 2.2 车辆动力学模型17-23
• 2.2.1 整车坐标系、坐标转换、自由度确立17-19
• 2.2.2 车辆7自由度非线性模型动力学模型19-22
• 2.2.3 车轮运动分析22-23
• 2.3 驾驶员-转向系统模型23-26
• 2.3.1 转向系统模型23
• 2.3.2 驾驶员-转向系统模型23-26
• 2.4 轮胎模型26-32
• 2.4.1 轮胎选型26-28
• 2.4.2 轮胎的魔术公式模型28-32
• 2.5 轮胎的滑移率及侧偏角的计算32-33
• 2.6 电机模型33-35
• 2.7 本章小结35-36
• 第3章 整车操纵稳定性及控制策略研究36-58
• 3.1 车辆操纵稳定性分析36-37
• 3.2 车辆操纵稳定性的控制策略37-43
• 3.2.1 车辆转向稳定性分析37-41
• 3.2.2 车辆操稳性控制器结构设计41-43
• 3.3 上层车身运动控制策略设计43-57
• 3.3.1 上层控制目标43-45
• 3.3.2 车辆运动状态的许可范围以及参考45-49
• 3.3.2.1 车辆的稳定区域45-48
• 3.3.2.2 参考模型48-49
• 3.3.3 模糊控制理论49-51
• 3.3.4 基于模糊控制的上层车身运动控制策略51-57
• 3.4 本章小结57-58
• 第4章 下层四轮动力分配控制策略研究58-65
• 4.1 四轮转矩分配的问题阐述58-59
• 4.2 分布式四轮轮毂电机动力分配方法介绍59-61
• 4.3 最优控制方法61-64
• 4.3.1 目标函数61-62
• 4.3.2 控制系统的边界条件62
• 4.3.3 最优函数的求解62-64
• 4.4 本章小结64-65
• 第5章 整车动力学建模仿真分析65-72
• 5.1 整车动力学建模65-67
• 5.2 仿真验证分析67-70
• 5.3 本章小结70-72
• 第6章 总结72-74
• 6.1 本文主要工作72
• 6.2 创新与展望72-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-77

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 马贵龙;轮毂电机使用中应注意的若干问题[J];中国自行车;2002年06期

2 辜承林;;轮毂电机发展思考[J];电机技术;2006年03期

3 褚文强;辜承林;;电动车用轮毂电机研究现状与发展趋势[J];电机与控制应用;2007年04期

4 尹亮;廖达平;许永亮;代明兵;彭来;;电动代步车用轮毂电机的优化设计[J];机械管理开发;2010年05期

5 舒红宇;彭来;谢鑫;尹亮;;基于遗传算法的电动代步车用轮毂电机优化设计[J];云南大学学报(自然科学版);2011年02期

6 韦萍;;轮毂电机技术在新能源汽车上的应用分析[J];汽车零部件;2012年06期

7 向奎;卢刚;李声晋;周勇;贾亮;;四轮毂电机代步车控制系统设计[J];微特电机;2013年06期

8 车坚志;张君;胡波;王利涛;张飞;;重载轮式车辆轮毂电机系统方案设计与控制研究[J];车辆与动力技术;2013年02期

9 葛英辉,严迪群,倪光正;新的电动车用两相永磁无刷轮毂电动机的研究[J];中小型电机;2004年05期

10 ;读者E-mail[J];汽车与配件;2004年08期

中国重要会议论文全文数据库 前5条

1 刘宏;高伟新;;永磁轮毂电机磁系统的研究现状[A];创新驱动，加快战略性新兴产业发展——吉林省第七届科学技术学术年会论文集（上）[C];2012年

2 陈慧;卓桂荣;艾婷婷;;轮毂电机驱动电动车的测试环境开发研究[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年

3 张泽宇;丁惜瀛;王晶晶;刘德阳;;轮毂电机电动汽车动力学特性研究[A];第九届沈阳科学学术年会论文集（信息科学与工程技术分册）[C];2012年

4 王贵明;王金懿;;兼有电动、发电回馈和电磁制动多功能的电动汽车轮毂电机[A];第十五届中国小电机技术研讨会论文摘要集[C];2010年

5 王贵明;王金懿;;具有启动绕组的单相开关磁阻式多功能轮毂电机[A];第十五届中国小电机技术研讨会论文摘要集[C];2010年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 本报记者 马静t，

本文编号：869611