四轮独立电动汽车四轮转向研究及试验平台搭建

发布时间：2017-09-11 00:13

  本文关键词：四轮独立电动汽车四轮转向研究及试验平台搭建

  更多相关文章： 电动汽车 四轮转向 操纵稳定性 最优控制 模糊控制

【摘要】：当今世界环境和能源不停地拨动着人们的心弦,尤其是近年来雾霾问题愈发严重,新能源汽车逐渐成为汽车行业研究的重点。四轮独立电动汽车除了拥有电动车节能环保等优点外,还具有更高的操纵自由度,可以实现横行、斜行和原地转向等特殊模式,增加了汽车的机动性,改善了汽车的操纵稳定性。本文研究了四轮转向控制,并搭建了四轮独立电动汽车实验平台。本文的主要工作如下:首先,分析车辆动力学特性,建立了线性二自由度车辆模型,在此基础上引入轮胎非线性特性,建立车辆非线性模型。分析了常用的前馈控制和比例横摆角速度反馈控制,提出了这它们的不足。其次,针对两种常用线性四轮转向控制的缺陷,建立车辆理想转向模型,引入线性二次型最优控制理论设计控制器,实现主动四轮转向。仿真结果表明,基于最优控制的主动四轮转向不仅能够控制车辆的质心侧偏角为零,还能很好地跟踪理想横摆角速度,提高了车辆的操纵稳定性。再次,在线性二自由度四轮转向的基础上,考虑到轮胎的非线性以及四轮转向的独立性,引入模糊控制,设计了基于质心侧偏角和横摆角速度反馈的非线性四轮独立转向模糊控制器。仿真结果表明基于模糊控制的四轮独立转向能够反映汽车的实际运行状态,在保证质心侧偏角为零的基础上,在低速下提高了车辆的操作性,高速下提高了车辆的稳定性。最后,参考国内外试验平台的研究成果,分析比较了三种试验平台并选择一种作为最终的平台结构。对四轮独立电动汽车试验平台进行总体设计,根据平台设计的目标,选择系统的各个参数并分析常见工况下的受力情况。最后介绍了平台的各个子系统,并在平台上进行了简单的工况测试。
【关键词】：电动汽车 四轮转向 操纵稳定性 最优控制 模糊控制
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.72;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注释表12-13
• 缩略词13-14
• 第一章 绪论14-21
• 1.1 研究的背景及意义14
• 1.2 四轮独立电动汽车平台研究现状14-18
• 1.2.1 国外研究现状14-16
• 1.2.2 国内研究现状16-18
• 1.3 四轮转向控制的研究现状18-20
• 1.4 本文研究内容20-21
• 第二章 四轮转向建模与控制21-34
• 2.1 引言21
• 2.2 二自由度线性车辆模型21-24
• 2.3 电动汽车非线性模型24-27
• 2.3.1 轮胎非线性模型24-26
• 2.3.2 电动汽车非线性建模26-27
• 2.4 前轮转向和四轮转向对比27-28
• 2.5 前馈控制的电动汽车四轮转向系统28-30
• 2.6 比例于横摆角速度反馈的电动汽车四轮转向系统30-33
• 2.7 本章小结33-34
• 第三章 基于最优控制的主动四轮转向研究34-46
• 3.1 引言34
• 3.2 线性二次型最优控制34-37
• 3.2.1 最优控制问题34-35
• 3.2.2 线性二次型问题35-37
• 3.3 车辆理想模型的建立37-38
• 3.4 主动四轮转向最优控制器设计38-41
• 3.5 主动四轮转向最优控制仿真41-45
• 3.5.1 角阶跃输入动态仿真42-44
• 3.5.2 连续正弦输入动态仿真44-45
• 3.6 本章小结45-46
• 第四章 基于模糊控制的非线性四轮独立转向研究46-60
• 4.1 引言46
• 4.2 模糊控制理论46-50
• 4.3 非线性四轮独立转向建模50-52
• 4.4 基于模糊控制的非线性四轮独立转向设计52-55
• 4.4.1 控制器原理设计52
• 4.4.2 模糊控制器变量的确定52-53
• 4.4.3 模糊控制规则的确定53-55
• 4.5 非线性四轮独立转向系统模糊控制仿真55-59
• 4.6 本章小结59-60
• 第五章 四轮独立电动汽车试验平台搭建60-71
• 5.0 引言60
• 5.1 电动汽车试验平台的分析对比60-62
• 5.2 四轮独立电动汽车总体设计62-64
• 5.2.1 车辆的总体设计62-63
• 5.2.2 车辆主要参数选择63
• 5.2.3 车辆行驶受力分析63-64
• 5.3 电动汽车子系统设计64-69
• 5.3.1 驱动系统64-65
• 5.3.2 转向系统65-66
• 5.3.3 传感器系统66-67
• 5.3.4 电池系统67
• 5.3.5 控制系统67-69
• 5.4 试验平台整车测试69-70
• 5.5 本章小结70-71
• 第六章 总结与展望71-73
• 6.1 全文总结71
• 6.2 工作展望71-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-78
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文78

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3 王洪礼,刘晟,迟仲玉;汽车四轮转向运动的稳定性分析[J];机械强度;2000年01期

4 王京,韩强;二自由度四轮转向汽车的动力分析(Ⅱ)——非线性分析[J];华南理工大学学报(自然科学版);2001年07期

5 韩忠浩;汽车四轮转向与两轮转向的瞬态响应比较[J];机械设计与制造;2001年01期

6 杨林,陈思忠,丛振刚;四轮转向汽车电子控制系统的研究与开发[J];重型汽车;2001年01期

7 马丽英,归少雄;工程机械四轮转向试验平台[J];工程机械与维修;2002年12期

8 舒进,陈思忠;四轮转向车辆运动计算分析[J];湖北汽车工业学院学报;2002年03期

9 舒进;四轮转向车辆运动仿真分析[J];汽车科技;2002年06期

10 舒进;比例控制四轮转向车辆运动特性分析[J];专用汽车;2002年03期

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1 韩强;罗毅;;四轮转向系统动力学问题的研究进展[A];钱学森技术科学思想与力学论文集[C];2001年

2 陈宁;田杰;羊玢;马梁;张晨强;;主动四轮转向车辆的分数阶积分补偿控制[A];第十四届全国非线性振动暨第十一届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集与会议议程[C];2013年

3 赵丰;刘超凡;;四轮转向汽车行驶稳定性仿真研究[A];第七届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2010年

4 王贵明;王金懿;;四轮驱动四轮转向的汽车电子差速转向控制[A];第十五届中国小电机技术研讨会论文摘要集[C];2010年

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3 刘启佳;四轮转向汽车侧向动力学最优控制和内外环联合控制研究[D];北京理工大学;2014年

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2 陈真权;基于车轮转矩的四轮转向模糊控制策略研究[D];北京理工大学;2016年

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4 陈国栋;四轮独立电动汽车四轮转向研究及试验平台搭建[D];南京航空航天大学;2015年

5 叶敏;四轮转向试验平台的建模仿真与实验研究[D];长安大学;2004年

6 姜宏;基于Matlab/Simulink和神经网络的四轮转向车辆控制研究[D];南京航空航天大学;2007年

7 王茂辉;基于四轮转向车辆垂直泊车策略研究[D];重庆交通大学;2015年

8 陈光;四轮转向汽车联合仿真控制研究[D];太原理工大学;2011年

9 樊香梅;基于MATLAB/Simulink和神经网络的四轮转向仿真研究[D];武汉理工大学;2011年

10 高洪玲;四轮转向汽车的动力学分析及其鲁棒控制研究[D];吉林大学;2006年

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本文编号：827461