四轮独立驱动电动汽车横向稳定性力学分析及控制研究

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1、硕士学位论文四轮独立驱动电动汽车横向稳定性力学分析及控制研究MECHANICALANALYSISANDCONTROLOFLATERALSTABILITYFORFOURWHEELINDEPENDENTDRIVEELECTRICVEHICLE叶民崇哈尔滨工业大学2012年12月国内图书分类号：U463学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文四轮独立驱动电动汽车横向稳定性力学分析及控制研究硕士研究生：叶民崇导师：郑亮副教授申请学位：工学硕士学科：力学所在单位：深圳研究生院答辩日期：2012年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classi

2、fiedIndex:U463U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringMECHANICALANALYSISANDCONTROLOFLATERALSTABILITYFORFOURWHEELINDEPENDENTDRIVEELECTRICVEHICLECandidate：YeMinchongSupervisor：AssociateProf.ZhengLiangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechanicsAffiliat

3、ion：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2012Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要由于电机响应快速、测量精确、容易控制等特点，电动汽车成为了当今的研究热点。现在很多电动汽车都采用四轮独立驱动的方式来提高电动汽车的横向稳定性能。对于电动汽车的控制系统，还可以采用四轮转向控制的方法，通过运用电动汽车横向力的作用来增强其横向稳定性。但是现在纯电动汽车的动力学特性及其稳定性控制研究还处于起步阶段，

4、比如电动汽车的整车动力学模型的建立，电动汽车横向稳定性重要参数的估计以及电动汽车横向稳定性控制方法等都需要进行深入的研究。本课题来源于深圳市科技研发资金基础研究计划项目，课题的研究内容如下：首先，研究电动汽车的横向动力学特性，在考虑影响电动汽车横向稳定性重要参数的基础上建立电动汽车的八自由度整车动力学模型，研究汽车轮胎的侧偏特性，建立精度较高的基于魔术公式的电动汽车轮胎动力学模型。并且在MATLAB/SIMULINK软件中建立相应的电动汽车整车动力学模型，最后将整车模型在设定工况下得到的仿真结果与CarSim软件的运行结果进行对比分析。然后，对影响电动汽车横

5、向动力稳定性重要参数的汽车质心侧偏角进行估计研究。电动汽车的质心侧偏角不能直接测量，这里运用能够直接测量的动态参数，如汽车的横向加速度以及汽车的横摆角速度等对其进行估计。在研究前人提出不同的观测用模型和观测用算法的基础上，提出扩展非线性质心侧偏角观测用动力学模型，结合无迹卡尔曼滤波算法估计电动汽车的质心侧偏角，并将设计观测器的观测结果与前人的研究结果进行对比分析，验证观测的正确性。最后，在电动汽车单轨动力学模型的基础上运用四轮转向的方式建立电动汽车的横向稳定性控制系统。为了保证电动汽车的横向稳定性，本文在研究前人提出的前轮转角前馈控制和横摆角速度反馈控制的基

6、础上设计了基于两者综合控制的四轮转向控制系统，并针对电动汽车的实际运行情况，在不同的工况下分成高速和低速两种情况对汽车的动力稳定性进行控制研究。本文对四轮独立驱动电动车辆进行详细的理论分析、计算及仿真分析，建立能够反映汽车实际运行情况的电动汽车整车动力学模型，提出质心侧偏角状态观测器以及分析四轮转向综合控制系统对电动汽车横向动力稳定性的控制效果。本文的研究工作对电动汽车的横向稳定性研究有着重要的理论指导意义，并且可以为电动汽车的实际应用提供一定的参考价值。关键词：动力学模型；质心侧偏角观测器；无迹卡尔曼滤波；横向稳定性控制-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文

7、AbstractRecently,electricvehiclehasbeenaresearchhotspotforthequickresponse,precisemeasurementandeasilycontrolledoftheelectricmotor.Inordertoimprovethelateralstabilityofthevehicle,afour-wheel-drivemodeisselectedtoimplementintothevehicledrivensystem.Forahighspeedrunningelectricvehicl

8、e,afour-wheel-steeringcont