四轮独立驱动电动汽车系统多模型预测控制方法研究

摘要

近年来由于技术的发展，同时环境和能源问题的日益收到关注，电动汽车商业化和实用化的进程越来越快。轮毂电机驱动的电动汽车在其整车结构和控制上具有较大的优势，通过设计有针对性的控制技术提高这种电动汽车行驶安全性的方法已成为了是汽车领域的研究热点。本文分析了由轮毂电机构成的四轮独立驱动电动汽车运行的工况特点，基于对多模型主动容错控制以及模型预测控制理论，提出了电动汽车多模型预测控制的汽车稳定性控制方案。该方案以电动汽车的横摆角速度为控制的目标，通过广义预测控制算法计算汽车各运行工况下的附加力矩，以此调节汽车的横摆运动，保障纯电动汽车的稳定性。本文的主要研究内容包括:
　　1.本文简单分析了由轮毂电机构成的四轮独立驱动电动汽车的结构和工作特点，对正常电动汽车运行工况建立了七自由度的汽车动力学整车仿真模型，其中包括汽车动力学车身模型、转向系统、轮胎以及电机模型。
　　2.根据多模型预测控制对电动汽车运行工况的分析，建立了电动汽车极限转弯工况和轮毂电机故障工况下的电动汽车模型并以此构成模型集。以模型预测控制理论为基础，针对模型集中的每一个电动汽车模型建立广义预测控制器。
　　3.对不同切换策略的多模型控制进行分析，构建基于误差加权的软切换规则以及硬切换方式的电动汽车多模型预测控制的结构和算法。同时为具体观察硬切换方式的控制效果，构建电动汽车多模型PI控制的结构和算法。
　　4.将Carsim中的车辆模型作为实车，调整相关参数并设置电动汽车运行环境，完成电动汽车多模型预测控制的Carsim和Simulink的联合仿真试验，验证电动汽车多模型预测控制方法的可行性和有效性。同时通过对比两种切换策略的仿真结果分析不同切换策略对电动汽车稳定性控制的影响。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 多电机驱动电动汽车发展现状

1．2．2 多模型预测控制发展现状

1．3 论文研究内容及意义

第二章 电动汽车多模型预测控制方法

引言

2．1 多模型预测控制基本原理

2．2 多模型预测控制模型集的建立

2．3 多模型预测控制器集的建立

2．4 多模型预测控制切换策略

2．5 本章小结

第三章 四轮独立驱动电动汽车系统动力学建模与分析

引言

3．1 七自由度电动汽车模型

3．2 电动汽车子系统模型

3．2．1 转向系统模型

3．2．2 轮胎模型

3．2．3 轮毂电机模型

3．3 Carsim车辆模型及Simulink联合仿真

3．4 四轮独立驱动电动汽车其他工况状态模型建立

3．4．1 高速转弯工况下电动汽车模型

3．4．2 载荷变化的电动汽车模型

3．4．3 由机械故障引发的车辆模型

3．5 本章小结

第四章 四轮独立驱动电动汽车多模型预测控制仿真

引言

4．1 电动汽车系统多模型集仿真模型

4．2 电动汽车系统切换指标和切换模块设计

4．3 电动汽车系统模型预测控制器

4．3．1 电动汽车模型预测控制算法

4．3．2 正常工况电动汽车预测控制算法

4．3．3 轮毂电机故障电动汽车预测控制算法

4．4 实验仿真和结果分析

4．4．1 双移线工况仿真

4．4．2 一侧轮毂电机故障时的制动工况仿真

4．5 本章小结

第五章 电动汽车多模型控制切换方法

引言

5．1 多模型控制切换方法

5．2 电动汽车多模型预测硬切换控制

5．3 仿真与结果

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献