电动沙滩车驱动控制策略研究

发布时间：2017-10-04 14:08

  本文关键词：电动沙滩车驱动控制策略研究

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【摘要】：进入到21世纪以来,汽车技术的发展已经实现了质的飞跃,尤其是汽车的多功能性,它已经渐渐打破了人们对汽车的传统认知。现在,智能车、探测车等层出不穷,不断地满足人们的需求。电动沙滩车是全地形车的一种,已经成为当今科学研究领域中的重点方向。在沙土环境下,车辆在快速行驶中经常发生车轮沉陷、车轮滑转的现象,车轮转矩更多的被浪费掉,因此研究电动沙滩车的驱动控制策略具有非常重要的现实意义,对人们完成困难复杂的工作有极大的便利作用。车轮模型是研究车辆驱动性能的基础,是联系车轮与路面关系的媒介。在对国内外车轮模型研究的基础上,确定了适用于可变形土壤的车轮模型。通过对Bekker车轮模型和Wong-Reece车轮模型的研究,得到了轮胎力的表达式。对车轮模型仿真分析的结果表明,车轮的纵向力受车轮滑转率、车轮沉陷量及胎纹深度的影响十分明显,而且车轮纵向力的最大值始终对应同一个车轮滑转率;车轮侧向力主要受到车轮侧偏角的影响。在对单个驱动车轮的分析中,发现车轮驱动效率的最大值同样对应同一个滑转率的值。整车模型是研究电动沙滩车驱动控制策略的主要方法,本文分别建立了电动沙滩车整车动力学模型、车轮滑动率模型、路面附着系数模型及路面不平度模型,将各个模型相结合得到了电动沙滩车整车模型。同时,建立了非线性二自由度车辆模型来进行车辆操纵稳定性仿真,验证了车轮模型与整车模型的结合是符合实际情况的,可以用于整车驱动控制中。为了解决电动沙滩车车轮滑转问题,建立了以驱动防滑为核心的驱动控制策略。在对已有的控制算法的了解基础上,分别设计了PID控制算法和模糊控制算法,经过仿真分析发现二者都有效的控制了车轮滑转率,而且模糊控制的效果更加明显,车轮滑转率达到稳定的时间也更短。考虑到车辆初始转矩的确定受到车轮载荷的影响,建立了初始转矩的分配模型,以符合车辆行驶过程中的实际情况。为了验证驱动控制策略的有效性,在MATLAB/Simulink中建立了整车驱动控制模型并进行了仿真分析。结果表明,该驱动控制系统有效的控制了车轮滑转率。同时,对前轮驱动失效的情况和质心位置对驱动控制的影响进行了分析。
【关键词】：电动沙滩车 整车模型 车轮模型 驱动控制策略 模糊控制
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U489
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题来源及研究的目的和意义9
• 1.2 国内外研究现状9-14
• 1.2.1 国外研究现状11-13
• 1.2.2 国内研究现状13-14
• 1.2.3 国内外研究现状简析及存在问题14
• 1.3 本文的主要研究内容14-16
• 第2章 电动沙滩车车轮模型的建立与仿真分析16-30
• 2.1 车轮坐标系16-17
• 2.2 土壤力学特性模型17-19
• 2.2.1 土壤承压模型17-18
• 2.2.2 土壤剪切模型18-19
• 2.3 电动沙滩车车轮模型19-23
• 2.3.1 Bekker车轮模型19-20
• 2.3.2 Wong-Reece车轮模型20-22
• 2.3.3 车轮侧向力模型22-23
• 2.4 电动沙滩车车轮模型仿真分析23-28
• 2.4.1 车轮纵向力分析24-26
• 2.4.2 车轮侧向力分析26
• 2.4.3 车轮驱动效率分析26-28
• 2.5 本章小结28-30
• 第3章 电动沙滩车车辆模型的建立与仿真分析30-44
• 3.1 整车驱动型式30-31
• 3.2 整车动力学模型的建立31-34
• 3.3 车轮滑动率模型34-35
• 3.4 路面附着系数模型35-36
• 3.5 路面不平度模型36-39
• 3.5.1 路面不平度模型的选择36-37
• 3.5.2 路面不平度模型的建立37-39
• 3.6 整车模型的验证39-43
• 3.6.1 单侧车辆操纵稳定性仿真分析39-42
• 3.6.2 直线加速仿真分析42-43
• 3.7 本章小结43-44
• 第4章 电动沙滩车驱动控制策略研究44-56
• 4.1 电动沙滩车驱动防滑控制44-46
• 4.1.1 驱动防滑控制的基本结构44-45
• 4.1.2 控制算法的选择45-46
• 4.2 PID控制算法的实现46-48
• 4.3 模糊控制算法的实现48-52
• 4.3.1 模糊控制的基本构成48-49
• 4.3.2 模糊控制器的设计49-52
• 4.4 基于载荷比的初始转矩分配52-54
• 4.5 电动沙滩车驱动控制模型54-55
• 4.6 本章小结55-56
• 第5章 电动沙滩车驱动控制策略的仿真分析56-67
• 5.1 电动沙滩车驱动控制策略仿真分析56-61
• 5.2 后轮驱动控制仿真结果分析61-63
• 5.3 车辆参数对驱动控制仿真分析63-65
• 5.4 本章小结65-67
• 结论67-69
• 参考文献69-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果73-75
• 致谢75

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本文编号：971054