四轮独立驱动电动汽车路面附着系数估计与轮胎力分配算法分析

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1、隶．初大·磐硕士学位论文四轮独立驱动电动汽车路面附着系数估计与轮胎力分配算法研究．f懒必REASEARCHONALGOR【THMSOFTYRE—ROADFR【CTIONCOEFFICIENTESTIMATIONANDTYRE—FORCEDISTRIBUTIONFORFOUR—WHEELINDEPENDENTDRIVENELECTRICⅦHICLESAThesisSubmittedtoSoutheastUniVersityFortheAcademicDegreeofMasterof11●EnglneenngBYLiChaIlglin'一SupervisedbySUDer

2、VlSedbVChenNanSchoolofMechanicalEngineeringSoutheastUniVers时May2015东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：垒丝燮日期：20b．5。致东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国

3、家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：坐导师签名：豆盈越日期：!型量』f摘要四轮独立驱动电动汽车路面附着系数估计与轮胎力分配算法研究近年来，电动汽车产业迅速发展，而电动汽车技术需要进一步提高。四轮独立电动直驱是电动汽车相比于传统内燃机汽车的一个优势。轮胎力分配是四轮独立驱动电动

4、汽车的关键技术之一。本文以四轮独立驱动电动汽车为研究对象，以提高电动汽车操纵稳定性为目标，对电动汽车路面附着系数估计算法和轮胎力分配算法进行了研究。论文基于联合纵向和侧向轮胎力的轮胎模型，用扩展卡尔曼滤波算法对附着系数进行估计。将附着系数看作状态变量，选择汽车纵向加速度、侧向加速度和横摆角速度作为量测变量，运用联合纵向和侧向轮胎力的轮胎模型的特点求解雅克比矩阵，将模型线性化，最后运用扩展卡尔曼滤波算法估计路面附着系数。采用分层控制结构设计汽车操纵稳定性控制器。上层控制器以跟踪汽车理想横摆角速度和质心侧偏角为控制目标，运用滑模变结构控制理论设计得到总的横摆力矩和总侧向力

5、。下层控制器实现轮胎力的优化分配，选择最小化各轮胎利用率的平方和为目标函数，以上层控制器得到的汽车总横摆力矩和总侧向力以及汽车提供的理想总纵向力为约束条件，运用乘子罚函数法将约束优化问题转化为无约束优化问题，并求导得到轮胎力优化分配的解析解。然后根据路面附着系数估计值判断轮胎力是否超过路面附着极限，如果超过附着极限，则对轮胎力进行重新分配。分配得到的各轮胎纵向力通过车轮动力学转换成驱动力矩，分配得到的各轮胎侧向力通过PI控制器得到轮胎转向角。论文应用Matlab／Simulink与CarSh联合仿真环境对附着系数估计算法和轮胎力分配算法进行仿真试验验证。选择单移线和J

6、—t啪两种仿真工况，并且设置不同的方向盘转角峰值、附着系数和初始速度。仿真结果表明：针对本文提出的仿真工况，附着系数估计值能很快收敛到实际值，轮胎力分配算法能够明显提高汽车的操纵稳定性。关键词：电动汽车；轮胎力分配；附着系数估计；扩展卡尔曼滤波；乘子罚函数ResearchonAlgorithmsofTyre—roadFrictionCoemcientEstimationand1yre—forceDistributionforFour-wheelIndependentDriVenElectricVrehiclesABSTRACTInrecentyears，electri

7、cVehicleshaVedeVelopedquickIy．HoweVer，ttleteclmoIogiesofelectricVellicleneedtobeimprovedf证tller．Comparedwitlltraditionalintemalcombustionengine，oneoft11eadVantagesforelec仃icVehiclesist11atfour-wheelindependentelectricvehiclescanbedrivendirecⅡy．Tyreforcedistributionisoneofthekey