轮毂电机驱动电动汽车自适应巡航控制算法的研究

发布时间：2017-10-03 07:28

  本文关键词：轮毂电机驱动电动汽车自适应巡航控制算法的研究

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【摘要】：汽车给人们生活带来便利的同时,也产生了一系列的社会问题,随着汽车数量的增加,交通事故频发、能源消耗加剧、空气污染严重、城市交通拥堵等问题日益凸显出来。如何解决这些问题成为汽车行业的研究热点。目前,汽车的电动化、智能化可以有效的降低能源消耗,减轻驾驶员驾驶负担,提高行车安全性。因此,电动化、智能化成为未来汽车的发展趋势。自适应巡航作为智能辅助驾驶系统的一种,可以有效减轻驾驶员的负担,提高行车安全,并在一定程度上缓解交通拥堵。因此,结合国家863计划“电动汽车底盘动力学控制系统开发”项目,本文提出了轮毂电机驱动电动汽车自适应巡航控制算法的研究这一课题。首先,本文结合项目选取了四轮轮毂电机驱动的电动汽车为目标车型。轮毂电机电动车省去了发动机、变速箱等机械装置,降低了车重,提高了传动效率。基于目标车型,本文制定了整车建模方案,并选取永磁同步电机为驱动电机,然后在CarSim车辆模型的基础上,修改动力传动系统,搭建了轮毂电机电动车整车模型,并通过仿真验证了模型的合理性。其次,根据自适应巡航系统的工作特点,制定了系统控制模式切换策略,包括驾驶员优先控制策略、系统工作模式切换策略和驱动与制动切换策略,以保证驾驶员能够随时控制车辆和系统的正常运行；同时,在查阅大量参考文献的基础上,提出了考虑前车加速度的安全距离模型,并进行了稳定性分析；通过研究线性二次型最优控制理论,设计了基于线性二次型最优控制的上层控制器,本控制器满足跟车控制的稳定性要求且结构简单,实时性好；分析了车辆纵向动力学模型,并根据自整定模糊PID原理,利用Matlab模糊工具箱设计了基于自整定模糊PID的下层控制器。最后,在Matlab/Simulink环境下根据所提出的控制算法设计了ACC控制器,并与电动车模型联合搭建了ACC系统离线仿真平台。通过CarSim与Simulink的联合仿真,模拟了定速巡航、车辆跟随、换道切入、换道切出、“走-停”巡航等五种典型工况。仿真结果表明,本文开发的自适应巡航算法控制效果良好,能够适应交通环境的变化,具有良好的鲁棒性,在离线环境下达到了自适应巡航系统的设计要求。
【关键词】：轮毂电机 电动汽车 自适应巡航控制 系统仿真
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72;U463.6
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 研究背景和研究意义10-12
• 1.2 自适应巡航系统研究现状12-19
• 1.2.1 目标识别算法研究现状13-15
• 1.2.2 车辆安全距离计算模型研究现状15-17
• 1.2.3 ACC控制算法研究现状17-19
• 1.3 本文的主要研究内容19-22
• 第2章 四轮轮毂电机驱动电动车整车模型22-32
• 2.1 轮毂电机驱动电动车建模方案22-23
• 2.2 轮毂电机选型与建模23-28
• 2.2.1 轮毂电机选型23-25
• 2.2.2 轮毂电机建模25-28
• 2.3 轮毂电机驱动电动车建模28-30
• 2.3.1 整车模型建立28-29
• 2.3.2 整车模型验证29-30
• 2.4 本章小结30-32
• 第3章 轮毂电机驱动电动车ACC系统设计32-62
• 3.1 控制模式切换策略32-36
• 3.1.1 驾驶员优先控制策略32-33
• 3.1.2 系统工作模式切换策略33-35
• 3.1.3 驱动与制动切换策略35-36
• 3.2 安全距离模型36-39
• 3.2.1 安全距离模型设计36-39
• 3.3 上层控制器设计39-48
• 3.3.1 线性二次型最优控制算法40-43
• 3.3.2 基于线性二次型最优控制的跟随算法设计43-48
• 3.3.3 基于PID调节的定速巡航算法设计48
• 3.4 下层控制器设计48-61
• 3.4.1 车辆纵向动力学模型49-52
• 3.4.2 自整定模糊PID原理概述52-55
• 3.4.3 基于自整定模糊PID的下层控制器设计55-61
• 3.5 本章小结61-62
• 第4章 自适应巡航系统仿真与分析62-76
• 4.1 系统仿真平台搭建62-64
• 4.2 仿真结果与分析64-74
• 4.2.1 定速巡航工况64-67
• 4.2.2 车辆跟随工况67-69
• 4.2.3 换道切入工况69-70
• 4.2.4 换道切出工况70-72
• 4.2.5 “走-停”工况72-74
• 4.3 本章小结74-76
• 第5章 全文总结76-78
• 参考文献78-84
• 致谢84

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本文编号：963943