基于滑模控制的纯电动汽车避撞系统控制策略研究

摘要

随着汽车产业的发展，汽车主动安全性受到越来越广泛的关注，是目前汽车技术研究最具发展前景的课题。车辆主动避撞系统是旨在提高行车安全性为目标的预警辅助系统，而电动汽车是新兴的汽车产业。目前，关于纯电动车主动安全避撞系统的研究仍存在许多难题。
　　基于上述背景，本论文重点研究了纯电动汽车的纵向制动避撞、侧向换道避撞及其换道稳定性和相应控制器设计等问题，并进行了相应的理论研究及仿真分析。本文研究内容主要包括以下方面:
　　(1)根据提出的适用于纯电动汽车动力传动系统的新型结构，构建纯电动汽车整车动力学系统模型。包括:纯电动汽车的七自由度整车模型、加速模型、制动模型。
　　(2)提出一种考虑前车与自车相对加速度的可变车头时距策略，根据纵向制动过程建立安全距离模型，并依据避撞要求基于滑模理论设计纵向分层控制器。上层控制器根据制定的安全间距策略，输出车辆期望的行驶状态;下层控制器则通过执行机构逻辑判断，确定加速踏板开度或制动压力，使得车辆实际行驶状态与期望行驶状态相一致，从而实现汽车的主动避撞功能。
　　(3)提出一种基于滑模理论的车辆侧向换道避碰系统。首先设计基于横摆角模型的换道轨迹，再基于滑模控制方法设计操作稳定性控制器，对系统进行侧偏角控制跟踪，使得车辆快速准确的跟踪理想的换道轨迹。
　　综上所述，本文设计的车辆避撞控制器能够有效实现了车辆安全稳定避撞功能要求，对于促进交通安全、减少交通事故、提高交通效率具有十分重要的意义。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 选题的背景及意义

1．2 国内外发展概况

1．2．1 电动汽车的发展现状

1．2．2 汽车主动避撞系统研究现状

1．2．3 安全距离算法国内外研究现状

1．2．4 存在的问题

1．3 课题来源及论文研究的主要内容

第二章 纯电动汽车整车动力学建模

2．1 引言

2．2 纯电动汽车动力学建模

2．3 纯电动汽车整车参数匹配设计

2．3．1 驱动电机参数匹配

2．3．2 电机—变速器一体化建模

2．4 车辆逆纵向动力学模型

2．4．1 执行机构切换逻辑

2．4．2 制动模型

2．4．3 加速模型

2．5 纵向制动避撞系统结构框架

2．6 本章小结

第三章 纯电动汽车纵向制动避撞系统研究

3．1 引言

3．2 安全间距策略制定

3．2．1 CTH策略分析

3．2．2 VTH策略分析

3．2．3 间距策略仿真分析

3．3 距离跟踪误差稳定性的证明

3．4 车间纵向动力学建模

3．4．1 车间相对速度的控制策略

3．4．2 车间纵向动力学系统模型

3．5 控制器的设计

3．5．1 滑模变结构控制理论

3．5．2 系统上层控制器设计

3．6 仿真结果与分析

3．7 本章小结

第四章 汽车侧向换道及操纵稳定性研究

4．1 引言

4．2 直线道路车辆换道轨迹规划

4．2．1 横摆角参考模型

4．3 汽车操纵稳定性数学模型

4．3．1 汽车运动方程

4．3．2 车辆运动的直接横摆力矩控制(DYC)

4．4 汽车操纵稳定性滑模控制器设计

4．4．1 操纵稳定性滑模自适应控制

4．4．2 理想参考模型的建立

4．4．3 控制器的设计

4．4．4 系统稳定性分析

4．5 仿真结果与分析

4．6 本章小结

第五章 总结和展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况