电动轮汽车驱动控制系统的仿真研究

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1、电动轮汽车驱动控制系统的仿真研究1绪论1.1论文选题背景及研究意义自19世纪90年代汽车的发明以来，随着其性能的不断提高和成本的不断降低，使得汽车的应用越来越广泛。从汽车的诞生以来，到现在已经有一百多年的历史，随着汽车保有量的不断增加，汽车已经成为现在人们生活中不可缺少的代步和运输工具。随着经济水平的不断提高，汽车的车速和行驶里程也在不断增加，人们的生活方式、生活节奏和生活质量也受到了很大的改变。毋庸置疑，汽车的出现和应用是人类文明和科技进步的主要推动力，然而它的出现也消耗了地球上大量的石油和其他能源[1]，尾气排放、噪

2、音污染是汽车出现以来带给环境的最大负面影响。随着环境污染和能源短缺问题的不断加剧，研制和开发一款节能型环保型的汽车逐渐引起了世界各国的关注。电动汽车作为电气化和汽车的融合产物[2]，虽然电动汽车的设计理念早于传统内燃机汽车，但是由于性能的差距和技术的落后，使其研发过程一直处于停滞阶段。至到20世纪70年代石油资源的逐渐短缺以及能源危机问题的出现，才使得电动汽车的研究和开发获得了新的希望。进入20世纪80年代以来，温室效应问题的日益严重和空气质量的持续恶化，使得人们对电动汽车的研究热情进入了空前的高涨期[3]。总之，开发节

3、能型、环保型的电动汽车是21世纪汽车行业必须要解决的技术问题，也是世界各国人们迫切实现可持续发展的必然要求。..1.2电动轮驱动技术概述电动轮汽车较传统汽车不同的是：前者采用四个可以分别独立控制的轮毂电机来提供驱动转矩，在结构上简化了传统汽车的机械传动部件，具体说轮毂电机的引入将电动机、传动系和制动器融为一体，而且具有体积小、比功率大的特点[5]。可以说轮毂电机集成了传动系，这样不仅使传动效率得以提高，而且还降低了整车的整备质量，简化了汽车结构[6]。其中四轮独立驱动汽车结构的布置形式如图1.1所示。就目前电动机与车轮之

4、间的连接方式而言可分为轴式连接和嵌入式连接，是否采用轮边减速装置则是由电机转子类型决定的。正是电动轮的引入，在结构上取消了传统汽车中差速器、离合器、变速器等部件的应用，不仅简化了传动系统的结构，而且也增加了传动的效率，另外还减轻了整车质量，有利于汽车向轻量化的方向发展。从另一方面分析，由于动力源和驱动电机之间可以采用电缆传递，空间利用率小，使得整车其他零部件的布置更加灵活，对未来汽车在结构设计的创新中提供了新的思路和更大的发展空间。另外，由于电动轮驱动技术具有独特的特点，这与传统内燃机汽车相比在行驶过程中的噪音也会得到明

5、显减小。与此同时，各个车轮可以很方便地实现能量回收，这样不仅可以提升汽车行驶时的能量利用率，还可以提高整车的续航里程，缩小与传统内燃机汽车在续航里程上的差距，提高市场竞争力。基于电动轮技术的这些优点，使得该类汽车在今后的革新中将会发挥出更大的潜力，取得更长远的进步。就目前电动轮驱动技术的普及程度来看，已经在各种车型中都有所应用[6]。如图1.3所示为奇瑞公司生产的瑞麟X1-EV纯电动汽车，该车四个车轮都配备336V-30katlab/Simulink环境下，建立电动轮汽车十四自由度模型，模型注重对整车动力性以及轮胎力学特

6、性进行模拟，考虑了悬架模型、电动轮模型以及路面模型对整车系统的影响，忽略转向系统和驾驶员模型，仅考虑前进方向上的空气阻力，忽略其他空气动力学对整车模型的影响，目的是以前轮转角和汽车车速作为输入，获得电动轮汽车在一定车速和转角下各驱动轮的理想转矩。总之，所建立的整车模型可以获取在相应工况下的运行状态和驱动轮转矩输出的变化规律，能根据给定的行驶工况，正确模拟汽车的动力学特性，与实际工况有一定的吻合度，为后续工作的研究奠定基础。..3整车模型操纵稳定性的仿真分析及评价....183.1稳态回转特性分析.........183.

7、2瞬态转向特性分析.........223.3蛇行特性分析..........223.3.1蛇行特性评价的意义.........223.3.2蛇行特性的仿真方法及评价....233.4汽车操纵稳定性的总评价计分值......243.5本章小结....244电动轮汽车不同工况下理想驱动转矩的仿真分析.........254.1相同转角不同车速时的仿真结果......254.2某一固定车速不同转角幅值时的仿真结果....294.3某一固定车速不同转角频率（斜率）时的仿真结果.........334.4本章小结....355基

8、于神经网络驱动控制系统的设计.....365.1人工神经网络概述.........365.2BP神经网络的结构特点.......375.3BP神经网络驱动控制系统的建立.....385.4BP神经网络驱动控制系统的训练样本....415.5BP神经网络驱动控制系统的训练.....435.6本章小结....456神经网