基于轴间扭矩分配的四轮驱动汽车牵引力控制系统研究

摘要

汽车在弱附着路面上行驶时，若驱动轮上的驱动力矩过大，易发生驱动轮过度滑转现象，导致驱动轮的附着力降低，进而影响汽车动力性和操纵稳定性。牵引力控制系统通过控制车轮的滑转状态，合理的分配驱动轮力矩，提高了车轮对路面附着的利用程度，有效提高了车辆的动力性，改善了操纵稳定性。
　　 本文以四轮驱动汽车为研究对象，对四轮驱动汽车牵引力控制系统进行了细致的研究，具体的研究内容如下：
　　 ①在分析国外轴间扭矩分配方式、行星轮式轴间差速器扭矩分配特性和差速特性的基础上，提出了通过控制离合器限滑行星轮式轴间差速器实现轴间变扭矩分配的方案，并根据方案结构特点推导出了轴间变扭矩分配关系式，通过前后轴静载荷比例大小确定了轴间扭矩初始分配比。
　　 ②确定了车辆行驶动力学仿真模型的主体结构，建立了四轮驱动汽车驱动系统动力学数学模型。为四轮驱动汽车牵引力控制系统离线仿真平台的搭建奠定了理论基础。
　　 ③在研究汽车各行驶工况条件下牵引力控制目标的基础上，确定了四轮驱动汽车牵引力控制策略，在此基础上提出了牵引力控制方案，并应用PI控制与模糊控制设计了节气门开度控制系统、轴间扭矩分配控制系统与驱动轮制动力矩控制系统。
　　 ④以轻型四轮驱动汽车车辆行驶动力学模型和牵引力控制算法为基础，应用Matlab/Simulink开发工具完成了四轮驱动汽车牵引力控制系统离线仿真平台，并进行了四轮驱动汽车牵引力控制系统在典型工况下的离线仿真研究，结果表明：采用本文提出的牵引力控制策略能有效地抑制驱动轮的过度滑转，充分利用地面的附着条件，提高了汽车的动力性、转向安全性和操纵稳定性。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1四轮驱动汽车概述

1.1.1四轮驱动汽车的发展历史

1.1.2四轮驱动汽车分类

1.1.3四轮驱动汽车存在的问题

1.2汽车牵引力控制系统概述

1.2.1汽车牵引力控制系统的原理

1.2.2汽车牵引力控制系统的发展历史和研究现状

1.2.3汽车牵引力控制系统的研究意义

1.2.4国内牵引力控制系统研究亟待解决问题

1.3四轮驱动汽车牵引力控制系统的开发手段

1.3.1离线仿真

1.3.2硬件在环仿真

1.3.3虚拟现实技术

1.4本文主要研究内容

2四轮驱动汽车轴间扭矩分配分析

2.1国外轴间扭矩分配方式

2.2行星轮式差速器特性分析

2.2.1扭矩分配特性

2.2.2差速特性

2.3行星轮式轴间扭矩分配装置结构特性分析

2.4轴间扭矩分配的工作原理

2.5轴间扭矩初始分配比确定

2.6本章小结

3四轮驱动汽车驱动系统动力学模型

3.1驱动系统动力学仿真模型结构

3.2汽车动力学模型

3.2.1发动机模型

3.2.2轴间扭矩分配模型

3.2.3传动系模型

3.2.4制动器模型

3.2.5轮胎模型

3.2.6整车模型

3.2.7辅助计算模块

3.3本章小结

4四轮驱动汽车牵引力控制策略与控制算法研究

4.1牵引力控制系统的控制策略研究

4.1.1牵引力控制方法

4.1.2牵引力控制目标和控制策略

4.1.3牵引力控制方案及控制流程

4.2牵引力控制系统的控制算法比较

4.2.1逻辑门限控制算法

4.2.2 PID控制算法

4.2.3滑模变结构控制算法

4.2.4最优控制算法

4.2.5模糊控制算法

4.2.6神经网络控制算法

4.3牵引力控制系统的控制系统设计

4.3.1节气门开度控制系统设计

4.3.2轴间扭矩分配控制系统设计

4.3.3驱动轮制动控制系统设计

4.4本章小结

5四轮驱动汽车牵引力控制仿真研究

5.1四轮驱动汽车牵引力控制仿真建模

5.2仿真工况参数

5.3四轮驱动汽车牵引力控制仿真分析

5.3.1低附着均一路面直线加速

5.3.2对接路面直线加速

5.3.3附着分离路面直线加速

5.3.4低附着均一路面转向加速

5.4本章小结

6结论和建议

6.1结论

6.2建议

致 谢

参考文献

附录