电动汽车再生制动过程中非线性特性分析

摘要

随着汽车工业的不断发展，国家大力倡导新能源行业，让电动汽车的发展呈现大好趋势，电动汽车制动安全性与再生制动能量回收过程中的制动稳定性也逐渐成为大家关注的焦点。制动器是汽车制动的常用装置，制动过程中低频振动不仅影响汽车的舒适性还会损害汽车的零部件甚至造成灾难性的后果，同时电动车辆由于电机和电池的参与使其在制动时与传统内燃机汽车呈现出不同的一面。
　　本文主要围绕盘式制动器以及再生制动过程的非线性问题展开了研究，主要工作内容如下:
　　通过分析钳盘式制动器的工作原理，建立起两自由度非线性数学模型，在此基础上，选择模型的摩擦系数作为分岔参数，运用常微分方程稳定性性理论研究了系统稳定性随摩擦系数变化情况，计算并绘制出系统在各种参数组合作用下的稳定域分布。进一步地，基于分岔理论对系统失稳后的分岔特性进行了分析，应用中心流定理对模型进行降维处理，通过规范形理论将降维后的方程约化处理，最后通过奇异性理论发现系统有较好的保守性。得出的这些规律为盘式制动器的设计指明了方向。
　　考虑再生制动过程中系统存在的非线性问题，首先基于ECE法规和三种典型制动力分配策略确立了本文的的制动力分配策略，其次结合电机模型和制动器模型分析了制动过程中的非线性特性。利用数值分析方法给出了系统随电机失稳的临界转速，研究了系统颤振的分岔特性并给出了系统动态响应曲线，发现系统随分岔参数（电机转速）会出现比较复杂的动态响应，系统经历的的单周期、多周期及混沌运动会交替出现。
　　在电动汽车制动μ分析与控制器设计中，考虑外界干扰、模型的未建模动态以及参数摄动等，以理想的速度和位移作为参考量，在分析制动特性基础上，建立再生制动系统数学模型，针对制动模型设计了μ和H∞两种控制器，通过两者控制器性能的对比分析，发现设计的μ控制器比H∞控制器有更好的鲁棒性能。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 电动汽车制动过程及μ综合分析研究概况

1．2．1 电动汽车制动过程国内外研究现状

1．2．2 电动汽车再生制动国内外研究现状

1．2．3 μ综合分析研究现状

1．3 研究目容

2 制动过程中盘式制动器非线性特性分析

2．1 盘式制动器非线性模型的建立

2．2 稳定性分析

2．3 分岔特性分析

2．3．1 中心流形降维

2．3．2 规范形计算

2．4 奇异性分析

2．5 本章小结

3 再生制动过程中非线性特性分析

3．1 再生制动系统要求和结构形式

3．1．2 再生制动系统结构形式

3．2 再生制动系统制动力分配

3．2．1 再生制动力分配原则

3．2．2 再生制动力的分配形式

3．3 再生制动数学建模

3．3．1 轮毂电机模型建立

3．2．3 前、后轮制动力分配

3．3．2 制动器模型

3．4 再生制动非线性数值分析

3．5 本章小结

4 电动汽车再生制动μ分析与综合

4．1．1 鲁棒性

4．1．2 μ分析与综合

4．2 制动的数学建模与简化

4．2．1 制动模型建立

4．2．2 建立状态空间方程

4．3 系统权函数的选取

4．3．1 加权函数的选取原则

4．3．2 制动工况的加权函数选取

4．4．1 控制策略框图以及开环链接结构

4．4．2 仿真分析

4．4．3 控制器降阶

4．5 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

附录

致谢

硕士期间所取得的科研成果