基于路面在线识别的线控制动系统制动力控制策略研究

发布时间：2017-09-28 04:10

  本文关键词：基于路面在线识别的线控制动系统制动力控制策略研究

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【摘要】：随着以电动汽车为主体的新能源汽车产业的大力发展,汽车已经成为典型的机电一体化集成系统,再加上现代汽车对于安全性能的要求越来越高,汽车制动系统已经逐步走向全电子化的道路。线控制动作为一种先进的电控制动系统,是汽车制动系统未来的发展方向。然而,其特殊的制动方式给控制系统的设计提出许多新的要求,国内外的研究还尚未成熟,因此,开发出稳定、高效、安全的控制系统已经成为亟需解决的关键问题。本文按照线控制动系统的控制要求,重点研究了线控制动系统的制动力控制策略。主要研究内容包括:构建了1/2车辆、轮胎以及电子机械制动系统动力学模型,提出了基于滑移率的电子机械制动控制系统架构,该控制系统架构分为制动意图识别模块、制动工况判别模块、制动力分配模块、制动力控制模块和在线传感检测模块。采用降维的方法分别构建了基于卡尔曼滤波理论的纵向车速观测器和轮胎纵向制动力观测器。以车轮滑移率和制动力系数作为输入,设计了基于最小制动力系数偏差的路面最佳滑移率辨识器。Car Sim和Simulink联合仿真结果表明了本文设计的纵向车速观测器、轮胎纵向制动力观测器和路面最佳滑移率辨识器具有良好的观测精度与稳定特性。分析了电子机械制动系统的非线性特性,设计了基于滑移率的电子机械制动模糊滑模控制器。该控制器基于状态观测计算滑模等效控制律,采用模糊校正器调整滑模切换控制律。仿真结果表明了该控制器与PID控制和滑模控制相比,性能更优越,对各种路况及工况的适应性更好。构建了电子机械制动系统硬件在环实验平台,开发了d SPACE实时仿真模型,设计了控制器的控制程序、主机在线监控和数据记录软件。实验验证了模糊滑模控制器的可行性和有效性。
【关键词】：电子机械制动 卡尔曼滤波器 最佳滑移率辨识 模糊滑模控制 硬件在环
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 课题研究背景及意义11-12
• 1.2 线控制动系统概述12-14
• 1.2.1 电子液压制动系统12-13
• 1.2.2 电子机械制动系统13-14
• 1.3 电子机械制动控制技术的研究现状14-19
• 1.3.1 车辆行驶状态估计的研究现状14-17
• 1.3.2 路面工况辨识的研究现状17-18
• 1.3.3 制动力控制算法的研究现状18-19
• 1.4 论文研究的主要内容19-20
• 第2章 电子机械制动系统设计及建模20-31
• 2.1 电子机械制动系统的结构20-21
• 2.1.1 EMB系统总体结构20
• 2.1.2 EMB系统各主要功能模块20-21
• 2.2 系统动力学建模21-27
• 2.2.1 1/2 车辆制动模型21-23
• 2.2.2 轮胎模型23-24
• 2.2.3 EMB制动器模型24-27
• 2.3 基于滑移率的电子机械制动控制系统27-30
• 2.3.1 制动意图识别模块27-28
• 2.3.2 制动工况判断模块28-29
• 2.3.3 制动力分配模块29
• 2.3.4 制动力控制模块29
• 2.3.5 在线传感检测模块29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第3章 EMB车辆的状态观测器设计31-47
• 3.1 基于卡尔曼滤波理论的纵向车速和制动力估计31-36
• 3.1.1 卡尔曼滤波理论31-33
• 3.1.2 纵向车速观测器设计33-34
• 3.1.3 轮胎纵向制动力观测器设计34-36
• 3.2 路面最佳滑移率辨识器设计36-39
• 3.2.1 路面识别模块输入参数计算36-37
• 3.2.2 路面识别模块算法设计37-39
• 3.3 EMB车辆状态观测器仿真研究39-46
• 3.3.1 Car Sim与Simulink联合仿真设计39-42
• 3.3.2 仿真结果与分析42-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第4章 基于状态观测的EMB控制器设计47-60
• 4.1 基于滑移率的EMB制动力控制技术47-49
• 4.1.1 EMB系统的非线性特性分析47
• 4.1.2 常用的滑移率控制方法47-49
• 4.2 滑模与模糊控制方法49-51
• 4.2.1 滑模控制方法49-50
• 4.2.2 模糊控制方法50-51
• 4.3 EMB模糊滑模控制器设计51-55
• 4.3.1 EMB系统的数学描述51-52
• 4.3.2 滑模控制器设计52-53
• 4.3.3 等效控制律求解53
• 4.3.4 模糊校正器设计53-55
• 4.3.5 稳定性分析55
• 4.4 基于状态观测的EMB模糊滑模控制器仿真研究55-59
• 4.4.1 仿真模型及参数55-56
• 4.4.2 仿真结果及分析56-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第5章 EMB模糊滑模控制器的实验验证60-69
• 5.1 EMB系统硬件在环实验方案设计60-65
• 5.1.1 硬件系统60-62
• 5.1.2 软件系统62-65
• 5.2 硬件在环实验与结果分析65-67
• 5.2.1 EMB制动器特性测量实验65
• 5.2.2 算法实时性实验65-66
• 5.2.3 控制器性能验证实验66-67
• 5.3 实验结论67-68
• 5.4 本章小结68-69
• 结论与展望69-71
• 参考文献71-76
• 致谢76-77
• 附录A（攻读学位期间所发表的学术论文目录）77

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本文编号：933694