分布式驱动电动汽车横摆力矩控制与转矩分配研究

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1、————————————————————————分布式驱动电动汽车横摆力矩控制与转矩分配研究————————————————————————StudyonYawMomentControlandTorqueDistributionforDistributedDriveElectricVehicles作者姓名：钱丹剑专业名称：车辆工程指导教师：庄晔副教授学位类别：工学硕士答辩日期：2015年5月24日摘要分布式驱动电动汽车横摆力矩控制与转矩分配研究在有限的能源压力以及环境污染日益加剧的困扰下，大力发展电动汽车被认为是能够有效缓解

2、这种现象的一种途径。因此，当今世界各国都在积极的研究电动汽车并致力于其向市场的推广。而分布式驱动电动汽车由于其特殊的结构形式以及性能特点正受到各国研究学者的重视，成为当前的一个研究热点。由于分布式驱动电动汽车取消了传统的内燃机、动力传动系统，而将其替换为电池和内嵌在车轮里的轮毂电机，这也就使得各个车轮能够独立可控。那么分布式驱动电动汽车在行驶过程中的稳定性控制必将与传统汽车有所不同，所以研究其在行驶过程中的稳定性控制问题很有必要。本文针对分布式驱动电动汽车在行驶过程中横摆稳定性控制与转矩分配问题进行展开研究的。首先，针对于本

3、文所要研究的对象，对其进行车辆动力学建模，将车辆的各个子系统进行模块化建模，包括车身动力学模型、UniTire轮胎模型、车轮动力学模型、驾驶员模型、轮毂电机模型等，再将这些子系统集成整合为分布式驱动电动汽车仿真试验平台。其次，利用层次化双层控制架构思想对本文的控制系统进行开发。层次化双层控制架构系统分为上层运动控制器和下层控制分配器，其上层控制器的输入为车辆在行驶过程中状态参数。所以研究开发准确估计车辆状态参数的观测器很有必要。为了降低观测器的复杂程度，开发了降阶的滑模状态观测器对车辆状态进行了实时的准确估计。结果表明本文开

4、发的降阶滑模观测器能够达到理想的估计效果。之后，再从车辆系统的可控性分析入手，并分析了车辆状态与行驶稳定性的关系。选择车辆的质心侧偏角作为控制目标，在基于动态面控制理论对车辆质心侧偏角进行控制，让其跟随二自由度线性车辆模型的质心侧偏角，通过上层控制器计算出所需要的期望横摆力矩。然后由下层控制器将上层控制器计算的期望横摆力矩在各个约束条件下通过优化分配算法最优地分配到各个电机执行器，这样就得到了各个电机的驱动I吉林大学硕士学位论文或制动转矩，也即完成了最优的全轮转矩分配，最终完成对车辆稳定性的控制。仿真结果表明本文开发的层次化

5、双层控制系统对分布式驱动电动汽车的稳定性有着良好的控制效果。最后，通过驾驶员在环实时仿真试验平台对本文开发的车辆控制系统的上层控制器进行了驾驶员在环仿真试验，其结果表明本文开发的车辆稳定性控制系统能够很好的提升车辆在复杂工况下的操纵稳定性。关键词:分布式驱动，横摆力矩控制，分层控制架构，降阶滑模观测器，动态面控制，优化分配，驾驶员在环IIABSTRACTStudyonYawMomentControlandTorqueDistributionforDistributedDriveElectricVehiclesUnderthe

6、pressureoflimitedenergyandincreasingenvironmentalpollutionproblems,itisbelievedthatdevelopingelectricvehicles(EVs)caneffectivelymitigatethisphenomenon.Therefore,allcountriesintheworldareactivelyinvolvedinresearchonEVs,andcommittedtoitspromotiontothemarket.Thedistri

7、buteddriveEVsarevaluedbynationalresearchscholarsandbecomeahottopicduetoitsspecialstructureandperformancecharacteristics.DistributeddriveEVsandconventionalcarshavegreatdifferencesinthestructure.FordistributeddriveEVs,traditionalinternalcombustionengineandtransmissio

8、nsystemsweresubstitutedbymotorbatterysystem.Eachwheelcanbecontrolledindependently,sothehandlingandstabilitydynamicsinmotionofthedistributeddriveE