基于模糊控制的四轮驱动电动汽车防滑控制技术

摘要

随着国家“863”电动汽车重大专项的进展，电动汽车产业化的呼声越来越高，针对电动汽车的特殊性，各项专门技术的研究、开发、实现正如火如荼地进行着。依托专项的研究，本文在认真比较传统内燃机汽车和电动汽车的基础上，结合国外最新研究成果，应用模糊逻辑工具，通过计算机仿真研究开发了两种适用于四轮(独立)驱动电动汽车的防滑控制方法。这些控制方法充分利用了驱动电机力矩易于测量、响应快的优点，同时规避了车辆实际运行中路面状况、车速等难以获取的不利因素，具有较高的实际应用价值。第一种方法从滑转(移)率—附着率关系曲线出发，利用模糊逻辑用定量方法表达定性信息的优点，通过附着率对滑转(移)率的导数的符号来定性判断车轮是否发生滑转(移)，从而实现防滑控制。在总结第一种方法的基础上，结合日本东京大学电气工程系的Shin-ichiro Sakai、Hideo Sado和Yoichi Hori等人在电动汽车防滑控制方面的研究成果，同样应用模糊逻辑工具开发出了第二种控制方法，即基于路面切向反作用力对车轮驱(制)动力矩导数的控制算法，这种方法适应性和实用性更强。应用两种控制方法，分别在单轮车辆模型和七自由度整车模型中进行了仿真，并利用dSPACE快速原型工具在轮毂电机性能测试台架和“春晖三号”四轮驱动电动汽车上进行了台架试验和实车试验，验证了两种控制方法的有效性，对仿真结果和试验结果进行了分析评价。最后，对本文研究过程及结果进行了总结，客观地分析了其中的成败得失，并简要的讨论了进一步工作的方向。关键词：电动汽车，防滑控制，模糊控制，汽车防滑试验

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1研究背景

1.1.1电动汽车概述

1.1.2国内外电动汽车及其防滑控制的研究现状

1.1.3我国电动汽车的产业化及其技术需求趋势

1.2本文内容简介

1.2.1单轮车辆模型的建立

1.2.2防滑模糊控制算法的开发及仿真

1.2.3单轮车辆防滑控制台架模拟试验

1.2.4七自由度整车模型防滑控制仿真

1.2.5实车驱动防滑试验

第2章基本理论与基本原理

2.1汽车技术相关理论

2.1.1汽车驱(制)动力与行驶阻力

2.1.2汽车行驶的附着条件

2.1.3满足附着条件的一般控制方法

2.2电机拖动及控制基本原理

2.2.1永磁无刷直流电机的结构和性能

2.2.2永磁无刷直流电机的数学模型

2.2.3永磁无刷直流电机的控制及机械特性

2.3模糊逻辑与模糊控制原理

2.3.1概述

2.3.2模糊逻辑理论

2.3.3模糊控制器工作原理与设计方法

第3章单轮车辆动力学模型的建立

3.1电机特性模型

3.2车身和车轮模型

3.3轮胎及其附着模型

第4章控制算法开发与仿真

4.1开发与仿真环境介绍

4.2基于单轮车辆模型的控制系统设计

4.2.1控制思想的提出

4.2.2观测器的建立

4.2.3模糊控制器的设计

4.3单轮车辆模型防滑控制仿真

4.4整车模型防滑控制仿真

4.4.1七自由度整车模型简介

4.4.2仿真结果

第5章单轮车辆防滑控制台架模拟试验

5.1试验平台介绍

5.2滑转(移)模拟

5.3防滑模拟试验及结果

第6章实车驱动防滑试验

6.1试验车和试验设备介绍

6.2试验方案

6.2.1重力沿坡分量的测定

6.2.2路面附着系数的测定

6.2.3低附着系数路面加速

6.2.4由高附着系数路面驶向低附着系数路面

6.2.5对开路面加速、行驶

6.3试验结果及评价

第7章总结与展望

7.1总结

7.2进一步工作的方向

致谢

参考文献

附录

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果