双电机独立驱动电动汽车操纵稳定性协调控制研究

《双电机独立驱动电动汽车操纵稳定性协调控制研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、北京理工大学博士学位论文摘要独立驱动电动汽车两侧电机独立可控，如何充分利用电驱动技术来提高车辆的稳定性和安全性是独立驱动电动汽车主动安全研究内容的焦点Z—。本文针对前轴双电机独立驱动电动汽车动力学及其操纵稳定性进行了深入研究,并提出了在极限工况下利用两侧电机的差动驱/制动力来产牛附加横摆力矩进而实现车辆稳定性控制的分层协调控制策略，本文的主要研究内容及成果如下：(1)为了进行车辆操纵稳定性协调控制策略及控制算法的研究，首先利用Matlab/Simulink仿真环境建立了8自由度“人-车”闭环整车动

2、力学仿真平台，并利用CarMakcr仿真平台验证了本文所建立的车辆动力学仿真平台的有效性,为后续控制策略及控制算法的研究提供了必要的条件。(2)对车辆操纵稳定性控制中车辆状态及参数估计问题进行了研究。采用扩展Kalman滤波和无迹Kalman滤波对车辆质心侧偏角进行了估计，结果表明两种方法均能有效实现车辆质心侧偏角估计，并且扩展Kalman滤波的精度更高一些。为了更准确的反映轮胎侧偏力学特性，采用基于松弛长度的一阶滞后模型进行了前后轴轮胎侧偏角的估计。为了全面解析车辆的状态，利用扩展Kalman滤

3、波进行了车辆状态及参数的联合估计，为车辆操纵稳定性分析及稳定性控制提供了依据。(1)对车辆操纵稳定性进行了研究并提出车辆失稳吋的控制策略。分析了车辆失稳的形式及其原因，并从车辆失稳的根木原因出发，提出了车辆失稳的判定准则，同时进行了路面附着系数估计。分析了不同路况下表征车辆失稳的主要车辆状态并确定横摆角速度和质心侧偏角同时作为车辆稳定性控制系统的控制变量。分析了操纵稳定性协调控制的方法，结合独立驱动电动汽车的特点，提出了基于内外环分层协调控制的方法，并利用两侧电机的差动驱/制动力来产生附加横摆力矩

4、进而实现车辆的稳定性控制。(2)设计了车辆操纵稳定性控制器并进行了仿真分析。外环控制器采用二阶滑模变结构控制，并分别设计了以横摆角速度、质心侧偏角以及横摆角速度和质心侧偏角同时•为控制变量的三种控制器，并对三种控制器的性能进行了分析；内环控制器采用门限值控制方法，并对不同路面附着系数以及纵滑侧偏联合工况下的目标滑移率进行了补偿;仿真分析表明所提岀的分层协调控制方法可有效提高车俩在极限工况下的操I北京理工大学博士学位论文纵稳定性，并可以减轻驾驶员的工作负担，同时对车辆的机动性影响较小。(1)利用课题

5、组研发的一款双电机独立驱动纯电动汽车对基于扩展卡尔曼滤波的车辆质心侧偏角估计方法进行了实车验证，试验结果表明所提岀的车辆质心侧偏角估计方法是有效的。利用dSPACE硬件在环仿真系统进行了车辆操纵稳定性协调控制系统的试验验证，实验结果表明车辆操纵稳定性协调控制系统可以有效提高车辆极限工况下的轨迹保持能力以及稳定性和安全性，同时对车辆的机动性影响较小。关键词:独立驱动电动汽车;车辆状态估计；操纵稳定性控制；横摆运动控制；直接横摆力矩控制;滑模控制II北京理工大学博士学位论文AbstractMotors

6、ofindependentdriveelectricvehiclecanbecontrolledindependcntly,howtomakefulluseofthisadvantageisoneofthehottopicsinthefieldofactivesafetyforindependentdriveelectricvehicle.Inordertoenhancethestabilityoftheindependentdriveelectricvehicle,researchesonveh

7、icledynamicsandhandlingstabilityfordual-motorfrontwheelindependentdriveelectricvehiclehavebeendone,andanewhierarchicalcoordinatedcontrolsystemstructureisproposed,whichusethedriveandbrakeforceofthedual-motortogenerateadditionalyawmoment,themainresearch

8、contentandresultsarcasfollows:Tnordertostudythecoordinatedcontrolstrategiesandalgorithmsforvehicleyawmotion,afullvehicledynamicmodelwith8degreesoffreedomDOFiscstablishcdontheplatformofMatlab/Simulink,andthisdynamicmodelisadriver-vehicleclosed-