基于预测控制的四轮轮毂电动汽车电子驻车算法研究

摘要

伴随着汽车产业的发展，轮毂电动汽车作为新兴的新能源汽车，继承了传统的电动车和电机驱动车辆的诸多优点，是未来电动汽车领域的重要研究方向。由于轮毂电机独有的特性及优势，也使得四轮轮毂汽车（4WID）成为了四轮独立驱动电动汽车的研究热点之一。四轮轮毂汽车作为电动汽车的一个重要发展方向，其车辆运动控制的安全性也成为了四轮轮毂汽车的关键技术，尤其是在斜坡驻车的安全性尤其重要。普通汽车的电子驻车系统目前已经在少数的高档车辆上面开始使用，但是由于四轮轮毂汽车相对于普通汽车的特殊结构和驱动方式，使得其驻车预测和控制都成为了四轮轮毂汽车控制安全性的研究难点。因此本课题将针对基于预测控制方法的四轮轮毂汽车的电子驻车算法进行重点研究，主要研究内容有以下四点：
　　1.针对车辆在斜坡的制动过程中的受力建立车体运动学模型，并设计整个电子驻车算法的结构。
　　2.为了减少电子驻车制动系统的复杂性，设计整车质量和路面坡度估计算法，来代替电子驻车制动系统中的纵向加速度传感器和重力传感器，并在CarSim软件与 Simulink仿真环境中搭建仿真模型，对整车质量和路面坡度估计算法进行仿真验证和结果分析。
　　3.设计基于模糊规则的模型预测控制(Fuzzy Model Predictive Control, FMPC)算法来代替一般轮毂汽车上所用的PID控制器，并将FMPC算法应用于电子驻车算法上，实现针对轮毂汽车的更精确的斜坡驻车控制。
　　4.在CarSim软件和Simulink联合仿真环境中，分别用FMPC算法和传统PID算法对轮毂汽车进行控制，然后对两个算法的控制效果进行了对比仿真和分析。仿真结果表明本文研究的基于 FMPC算法的四轮轮毂电动汽车电子驻车算法能够有效地对轮毂汽车在斜坡上进行驻车控制，防止抖动及溜坡现象的发生。

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第一章 绪 论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的研究内容

第二章 轮毂汽车制动过程分析及电子驻车算法结构设计

2.1 制动过程的车体运动学分析

2.2 制动过程影响因素分析

2.3 四轮轮毂汽车电子驻车算法的总体结构设计

2.4本章小结

第三章 路面坡度与整车质量估计算法设计

3.1 路面坡度估计算法

3.2 整车质量估计算法

3.3 整车质量与路面坡度的联合估计算法

3.4 仿真模型搭建及实验结果分析

3.5 本章小结

第四章 基于预测控制的电子驻车算法设计

4.1 预测控制算法的基本思想

4.2 基于预测控制的电子驻车算法设计

4.3 本章小结

第五章 基于CarSim和Simulink的电子驻车实验验证

5.1 CarSim简介

5.2 基于FMPC算法的电子驻车仿真建模

5.3 FMPC算法与PID算法的电子驻车仿真对比与结果分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间主要研究成果