双电机独立驱动电动车稳定性控制研究与试验车设计

摘要

论文根据系统具体控制对象将多电机独立驱动电动车的操稳性控制划分为间接稳定性控制与直接稳定性控制两大类，前者以优化车轮和路面的相对运动为目标;而后者直接以整车运动状态参量为调节对象.针对双电机前轮驱动EV，提出了基于自由轮转速信息的驱动防滑控制.分析了汽车转向过程的差速动力学原理，在Ackermann-Jeantand转向侧几何模型下讨论了理想差速过程中车轮驱/制动转矩变化应满足的条件.根据上述分析提出了一种双模式转矩分配电子差速器设计思路.分析了直接横摆力偶矩的产生与简化的转矩分配方法.基于零侧偏理想模型设计了双电机EV的前馈直接横摆力偶矩控制器并进行数值仿真，结果显示该方法能一定程度改善操稳性，但控制效果受系统非线性影响较大.提出应用隐模型跟踪最优控制理论的DYC控制策略，设计了控制器并进行仿真计算，证明此控制方法能在降低质心侧偏的同时保证横摆角速度响应的稳定、平滑、快速，并能适应不同路面情况.通过仿真讨论前驱动或后驱动布局与DYC控制效果的关系以及系统对汽车质心参数变化的适应性.设计并改装了双电机前轮独立驱动试验车.初步试车中该车转向与加速皆运行良好，以此为基础未来可进行控制策略实车测试.

目录

文摘

英文文摘

第1章引言

1.1多电机独立驱动电动车

1.2汽车操纵稳定性控制

1.3多电机电动车的稳定性控制研究现状

1.4电动车的驱动电机

1.5主要研究内容

第2章电动汽车动力学模型

2.1车辆坐标系与运动分解

2.2直线行驶动力学模型

2.2.1行驶方程

2.2.2轮胎滑移特性

2.3考虑转向运动的汽车动力学模型

2.3.1轮胎侧偏特性

2.3.2五自由度非线性汽车模型

2.3.3二自由度线性模型

2.4稳态转向特性与稳定性因数

2.5永磁同步电机工作特性

第3章间接稳定性控制

3.1基于自由车轮转速信息的驱动防滑控制

3.2电子差速

3.2.1机械差速器特性

3.2.2差速过程动力学分析

3.2.3“电子差速”问题的澄清及双模式电子差速策略

第4章直接稳定性控制

4.1直接横摆力偶矩控制概述

4.1.1直接横摆力偶矩的产生

4.1.2直接横摆力偶矩控制关键问题

4.2前馈DYC

4.2.1前馈控制律设计

4.2.2仿真分析

4.2.3小结

4.3应用隐模型跟踪最优方法的DYC

4.3.1隐模型跟踪最优二次型方法[56][57][58][59]

4.3.2隐模型跟踪DYC控制律设计

4.3.3仿真分析

4.3.4小结

4.4关于直接横摆力偶矩控制的进一步讨论

4.4.1控制增益与速度的关系

4.4.2无控制汽车与零侧偏DYC的频率响应

4.4.3汽车驱动布局对DYC的影响

4.4.4 DYC对模型误差的适应性

第5章双电机独立驱动试验车设计

5.1目标

5.2总体方案

5.2.1底盘选型

5.2.2整体布局

5.3动力、控制及辅助设备方案

5.3.1电机及传动装置选择

5.3.2电机控制器(MC)和整车运动控制器(VMC)

5.3.3传感器

5.3.4制动系统和散热系统

5.3.5电源系统

5.3.6控制与电气系统硬件结构

5.4传动系统设计

5.4.1车辆动力装置参数计算

5.4.2其它设计要求及数据

5.4.3动力组设计

5.5总装与试车

第6章结论

6.1主要工作总结

6.2存在问题和进一步工作的建议

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢

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