电动客车分布式驱动控制系统研究

摘要

由于电动客车具有质量变化大、质心位置高、俯仰侧倾运动明显等特点，如何提高其行驶稳定性与安全性一直以来是业内的研究热点。分布式驱动电动客车不仅具有底盘结构简单、传动效率高等优点，而且可以通过对各驱动轮的独立驱/制动力控制，应对载荷突变、抑制俯仰侧倾运动，提高车辆行驶稳定性。因此，本文研究的分布式驱动控制为提高电动客车行驶稳定性提供了新思路与新方案。 首先，针对一辆由某量产燃油客车采用两轮毂电机改装而成的分布式后驱电动客车，对车辆在行驶时的纵向、侧向、横摆以及侧倾运动进行动力学分析，区分簧上与簧下质量，建立了八自由度车辆数学参考模型。然后以提高车辆行驶稳定性为控制目标，考虑车轮与地面的附着利用率，采用模糊控制理论设计了分布式后驱控制策略。 其次，本文采用TruckSim与MATLAB/Simulink软件环境建立了电动客车车辆动力学模型与分布式后驱控制策略模型。基于搭建的联合仿真试验平台，对设计的分布式后驱控制策略进行仿真分析，在不同车速、不同转向角条件下进行了角阶跃和正弦移线工况的仿真验证。 再次，本文结合实车特点提出了一种电动客车分布式后驱控制系统设计方案，完成了结构框架总体设计与系统软硬件设计。硬件上，根据实车需求与输入输出信号特征，完成了对系统主要部件的选型与信号处理电路的设计；软件上，利用MATLAB的RTW模块完成了对控制策略运算层的代码生成，并在CodeWarrior环境下完成了底层功能模块驱动层的程序开发。 最后，本文对于设计的电动客车分布式后驱控制系统进行了多种工况下的实车试验，利用CANape进行了行驶数据的实时采集与监测。试验结果表明，本文设计的电动客车分布式后驱控制系统可以较好地实现电动客车左右后轮分布式驱动，并在转向过程中改善了车辆的行驶稳定性。同时，实车试验结果与仿真结果的对比分析，也验证了建立的分布式后驱电动客车联合仿真模型的有效性与准确性。

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表目录

1 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 分布式驱动电动汽车研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 客车稳定性控制研究现状

1.3.1 动力学模型研究

1.3.2 四轮转向控制系统研究

1.3.3 半主动/主动悬架控制系统研究

1.3.4 差动制动控制系统研究

1.4 本文主要研究内容

2 电动客车分布式后驱控制策略设计

本章针对分布式后驱电动客车，建立八自由度车辆动力学参考模型，进行动力学分析。以提高车辆横摆与侧倾稳定

2.1 整车动力学建模

2.2 模糊控制器设计

2.3 控制策略设计

2.4 本章小结

3 电动客车分布式后驱控制仿真试验

为验证第二章所设计的电动客车分布式后驱控制策略的可行性与有效性，本章利用TruckSim与MATLA

3.1 TruckSim-MATLAB/Simulink联合仿真试验平台

3.1.1 TruckSim车辆建模

3.1.2 MATLAB/Simulink分布式后驱控制策略建模

3.2 联合仿真试验分析

为验证所设计的控制策略的有效性，基于3.1节建立的联合仿真试验平台，分别进行角阶跃工况与正弦移线工况

3.2.1 角阶跃工况仿真试验

3.2.2 正弦移线工况仿真试验

3.3 本章小结

4 电动客车分布式后驱控制系统设计

4.1 分布式后驱控制系统总体设计

4.2 分布式后驱控制系统硬件设计

4.2.1 控制系统硬件选型

4.2.2 控制系统信号处理电路设计

4.3 分布式后驱控制系统软件设计

4.3.1 软件总体框架设计

4.3.2 控制策略运算层软件设计

4.3.3 底层功能模块驱动层软件设计

4.4 本章小节

5.1 试验车辆概况

5.2 数据采集系统

5.3 实车试验分析

5.3.1 直线工况试验

5.3.2 高速小角度左转向工况试验

5.3.3 低速大角度右转向工况试验

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 不足与展望

参考文献