多轴转向电动车辆的轮毂电机驱动控制研究

发布时间：2017-10-11 22:29

  本文关键词：多轴转向电动车辆的轮毂电机驱动控制研究

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【摘要】：电动汽车是当今汽车行业发展的重要方向,而采用分布式轮毂电机驱动作为电动汽车的一种新型驱动形式,其可以优化车身结构,具有传动效率和整车空间利用率高及驱动形式多样化等优点。本文以轮毂电机的驱动控制及整车控制策略为研究对象,主要从以下三个方面进行了分析研究:(1)轮毂电机的特性分析及台架试验对比几款常用驱动电机的性能,分析了永磁电机的优越性。介绍了实验采用的永磁无刷直流轮毂电机的结构、工作原理及数学模型,建立了永磁无刷直流电机的开环及双闭环控制系统,采用Matlab/Simulink软件,结合所采用电机的参数,对所设计的控制系统进行了建模仿真。设计了台架试验对实验采用的轮毂电机的实际加速性能、机械特性进行了测试。(2)电子差速控制算法研究基于实验所开发的样车结构,分析了整车的动力学模型和轮胎动力学模型。分析了现有电子差速理论研究存在的不足,根据Ackermann定理推导了基于转速控制的差速模型,及基于离心力作用下的转矩分配模型。结合整车及轮胎的动力学模型,提出了基于车轮转速控制偏差率检测的转速、转矩协同控制策略,并对提出的控制算法采用Matlab/Simulink进行了仿真验证。(3)实验样车开发及整车控制系统开发为了验证控制算法的合理性,设计并开发了一台基于第一轴主动转向、第二和第三轴驱动的三轴转向实验样车,样车由分布安装于二、三轴的四个轮毂电机进行驱动。整车控制系统采用微型工控机ARK-5261、数据采集卡PCI-1712和12轴运动控制卡DMC2C80作为中央控制单元,与基于STM8S单片机开发的电机控制器组成分布式分层控制系统。通过转角传感器和加速踏板采集驾驶员操作信息,转速传感器及电流传感器实时采集各电机转速及相电流值,组成一个基于速度、转矩反馈的闭环控制系统。采用Labview软件进行了整车控制系统的软件开发,并通过样车实验对控制系统设计的合理性进行了验证。
【关键词】：多轴转向电动车辆 轮毂电机 试验样车 电子差速控制系统
【学位授予单位】：集美大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题研究背景及选题意义10-11
• 1.1.1 研究背景10
• 1.1.2 研究意义10-11
• 1.2 国内外电动汽车的研究现状11-13
• 1.2.1 国外新能源汽车研究现状11-12
• 1.2.2 国内新能源汽车研究现状12-13
• 1.3 纯电动汽车的关键技术13-14
• 1.3.1 电池技术13
• 1.3.2 驱动电机及驱动控制技术13-14
• 1.3.3 整车技术14
• 1.4 本文的选题意义及主要研究内容14-16
• 1.4.1 论文的选题意义14-15
• 1.4.2 论文的主要研究内容15-16
• 第2章 永磁无刷直流电机及其台架试验16-33
• 2.1 电动汽车驱动电机的选择16-17
• 2.2 永磁无刷直流电机的结构及工作原理17-19
• 2.2.1 永磁无刷直流电机的结构17-18
• 2.2.2 永磁无刷电机的工作原理18-19
• 2.3 永磁无刷直流电机的数学模型19-21
• 2.3.1 电压平衡方程19
• 2.3.2 电机转矩方程及运动方程19-20
• 2.3.3 电机运行特性20-21
• 2.4 永磁无刷直流电机控制系统设计及建模仿真21-29
• 2.4.1 永磁无刷直流电机建模21-22
• 2.4.2 永磁无刷直流电机控制系统设计及建模仿真22-29
• 2.5 台架试验29-32
• 2.5.1 电机试验台设计29-31
• 2.5.2 台架实验及测试数据分析31-32
• 2.6 本章小结32-33
• 第3章 分布式驱动电动汽车整车控制方案设计33-52
• 3.1 车辆动力学分析33-37
• 3.1.1 车辆运动学模型33-34
• 3.1.2 车轮动力学模型34-37
• 3.2 电子差速控制算法研究37-45
• 3.2.1 基于Ackermann定理的转向模型38-40
• 3.2.2 转向过程中两侧车轮的转矩分配关系40-41
• 3.2.3 基于控制偏差率检测的转速、转矩协同控制策略41-44
• 3.2.4 差速驱动控制算法实施方案44-45
• 3.3 基于Matlab/Simulink的差速控制系统仿真分析45-51
• 3.4 本章小结51-52
• 第4章 实验样车开发及整车控制系统设计52-73
• 4.1 实验样车整体方案设计52-53
• 4.2 样车各模块设计及样车开发53-61
• 4.2.1 转向结构设计53-54
• 4.2.2 动力系统结构设计54-57
• 4.2.3 整车控制器及电机驱动控制系统57-61
• 4.2.4 电动汽车实车开发61
• 4.3 各传感器信号采集与处理61-64
• 4.4 整车控制系统的软件设计64-67
• 4.5 样车实验与控制系统测试67-72
• 4.5.1 加速踏板输出信号测试67-68
• 4.5.2 转向系统实验测试68-70
• 4.5.3 轮毂电机输出测试70-72
• 4.6 本章小结72-73
• 第5章 总结与展望73-75
• 5.1 全文总结73-74
• 5.2 存在的不足及工作展望74-75
• 致谢75-76
• 参考文献76-78
• 在学校期间参与的项目和发表的论文78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1015130