分布式驱动电动汽车直驶工况驱动控制策略研究

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1、分布式驱动电动汽车直驶工况驱动控制策略研究贺劲松2015年6月中图分类号：U469.72UDC分类号：650分布式驱动电动汽车直驶工况驱动控制策略研究作者姓名贺劲松学院名称机械与车辆学院指导教师王震坡教授答辩委员会主席冯能莲教授申请学位工程硕士学科专业车辆工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年6月StudyontheControlStrategyofStraight-aheadDrivingConditionofDistributedDriveElectricVehicleCandidateName:JinsongHeSchoolo

2、rDepartment:SchoolofMechanicalEngineeringFacultyMentor:Prof.WangZhenpoChair,ThesisCommittee:Prof.FengNenglianDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:VehicleEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence:June,2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究

3、成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要本文以分布式驱动电动汽车为研究对象，从车辆纵横向运动的综合控制出发，主要研究车辆在直驶工况下纵向运动的控制。建立了七自由度车辆动力学模型，基于线性二次型最优控制理论对车辆的横摆运动进行控制，基于轮胎负荷率的方差和均值的加权最优对轮胎的纵向力进行分

4、配，通过Dugoff轮胎逆模型和滑模变结构控制方法实现对轮胎纵向力的精确控制。主要研究内容如下：首先建立七自由度车辆动力学模型，以及相关的轮胎模型、车轮模型、驾驶员模型、电机模型。在建立魔术公式轮胎模型的基础上，在不同路面附着系数条件下，对轮胎的纵向力和侧向力曲线进行拟合；并求解轮胎在不同路面条件下的特征参数。随后建立纵向力需求模型，求解需求纵向力；建立线性二自由度车辆模型，应用线性二次型最优控制理论对车辆的横摆角速度和质心侧偏角进行闭环控制，求解需求横摆力矩。在此基础上，对轮胎负荷率的方差和均值进行综合优化，根据车辆纵向力和横摆力矩的需求建立

5、约束方程，对各个车轮的纵向力进行分配。然后基于Dugoff轮胎模型推导轮胎逆模型，将难以直接观测和控制的轮胎力转换为可观可控的轮胎滑移率，应用基于趋近律的滑模变结构控制算法设计滑移率控制器，通过控制轮胎的滑移率来控制轮胎的纵向力。最后建立分布式驱动电动汽车直驶工况驱动控制系统的Simulink模型，包括基于负荷率的纵向力分配控制模型和基于比例的纵向力分配控制模型，然后分别在对开路面工况、对接路面工况（高附到低附、低附到高附）、阶跃工况下，对驱动控制策略进行仿真，对比分析两种控制策略的仿真结果；改变路面附着系数，进行多工况仿真，分析其在不同工况下

6、对车辆性能的影响。关键词：线性二次型最优控制；轮胎负荷率优化；Dugoff轮胎逆模型；滑模控制；Simulink仿真I北京理工大学硕士学位论文ABSTRACTThestudyfocusesonthecontrolofdistributeddriveelectricvehicles’longitudinalmotionofstraight-aheaddrivingcondition.SevenDOFvehicledynamicsmodelisestablishedtoreflectthebasicstatesofmotion.Theyawingm

7、otioniscontrolledbasedonlinearquadraticoptimalcontroltheory.Thelongitudinaltireforcesaredistributedbyoptimizingthetireworkload.ThetirelongitudinalforcesarecontrolledthroughDugofftireinversemodelandslidingmodecontroltheory.Themainworksofthisresearchareasfollows.Firstofall,sev

8、enDOFvehicledynamicsmodelandassociatedmodelssuchastiremodel,wheelmodel,driv