布型驱动电动汽车横摆力矩管控研究

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1、布型驱动电动汽车横摆力矩管控研究第1章绪论1.1本文选题背景1.1.1传统汽车面临的巨大问题1913年，Ford公司推出汽车装配流水线，使汽车生产成本大幅降低，逐渐成为大众化的商品[1]。随着汽车保有量的急剧攀升，汽车尾气污染和能源消耗已成为如今传统汽车面临的两个巨大问题。在20世纪50年代，美国正式提出汽车尾气污染[2]，汽车尾气中的碳氢化合物和氮氧化合物在大气环境中受强烈太阳光紫外线照射后，生成一种新的污染物光化学烟雾，可造成大量的人员伤亡和巨大的经济损失[3]。为了抑制汽车尾气对环境的污染，世界各国不断制定更加严格的尾气排放标准[4]，但尽管如此，汽车尾气

2、仍然是大气污染的主要污染源，在某些地区甚至已成为首要污染源[5]。传统汽车消耗的汽油和柴油都是从石油中提炼，而石油是一种珍贵的不可再生能源。1998年，美国Toledo大学地质学教授CraigHatfield指出，按现有的消耗量计算，石油将会在60年后枯竭[6]。据2012年《BP世界能源统计年鉴》，世界石油探明储量为16526亿桶，日开采量为8357.6万桶。按此数字计算，石油只可以再开采54年[7]。1.1.2分布式驱动电动汽车发展前景在环境问题和能源问题的大背景下，电动汽车作为未来汽车工业的重心，进入了高速发展的时期[8,9]。很多汽车生产厂商都在积极研发

3、电动汽车，如TeslaRoadster[10]，NissanLeaf[11]，SmartED[12]，BMitsubishi公司开发的IEV车辆MIEV[20]，Michelin公司开发的IEV车辆车轮总成ActivebDYC系统概述.....1025.4IEV车辆DMbDYC系统开发.....1045.4.1现有DYC系统控制目标.........1045.5IEV车辆DMbDYC系统软件在环验证.......1105.6本章小结.........119结论本文采用MBD设计方法，针对IEV车辆DYC系统进行深入研究，开发并验证了IEV车辆DYC系统。本文首先

4、搭建了IEV车辆模型，为DYC系统开发提供仿真平台；其次开发了车辆状态非线性滑模观测器，精确估计车辆侧偏角和轮胎力，为DYC系统提供必要的车辆状态；然后分别从两个角度开发DYC系统：从车辆稳定性的角度开发了DSCDYC系统，包括全新的LoFDDS纵向力动态分配策略，从车辆响应的角度，开发了基于驾驶员模型的DMbDYC系统；本文最后开发了IEV试验车，对DYC系统进行试验验证。在本文的研究过程中，得到的主要结论如下：1.非线性滑模观测器需要在车辆系统模型的基础上，对整车状态进行估计。对于车辆操纵稳定性问题，轮胎力计算的准确程度是计算车辆侧偏角和车辆横摆角速度等车辆

5、状态的决定性因素。轮胎模型越精确，则车辆状态估计就越准确。本文使用的简化UniTire轮胎模型，非常准确的估计了车辆状态，十分适用于车辆状态观测器。相反，整车自由度的增加，虽然可以使车辆状态的计算更加精确，但是对观测器的改善作用并不明显，且观测器负荷也会随之增加。2.常用的几种非线性系统观测器设计方法，如扩展卡尔曼滤波方法，精确线性化方法，基于李雅普诺夫方法等，在车辆系统中，都存在诸多限制。滑模观测器非常适用于车辆状态估计，且IEV车辆状态滑模状态观测器的开发也较其他观测器开发方法更为简单、快捷。3.本文应用滑模观测器开发了IEV车辆状态观测器，用于车辆侧偏角和

6、轮胎力估计，包括全维观测器（FO-SMO）和降维观测器（RO-SMO）。结果显示，全维观测器和降维观测器对车辆侧偏角和轮胎力的估计都达到了非常高的准确程度，其中降维观测器还可以大幅降低观测器的运算负荷。这也进一步证实了非线性滑模观测器对于车辆状态估计的有效性。