某四驱汽车驱动扭矩分配特性与滑模变结构控制研究

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1、某四驱汽车驱动扭矩分配特性与滑模变结构控制研究ResearchonDrivingTorqueDistributionCharacteristicsandSlidingModeControlStrategyforFourWheelDriveVehicle作者姓名：肖文栋专业名称：车辆工程指导教师：李静教授学位类别：工学硕士答辩日期：2015年5月24日摘要某四驱汽车驱动扭矩分配特性与滑模变结构控制研究近年来，随着四轮驱动汽车驱动扭矩分配相关技术的不断发展，人们已不再仅仅满足四驱汽车对车辆动力性能的改善,开始追求通过合理分配驱动扭矩实现对汽车动力性、操纵性、转

2、向性和安全性等各种性能的全面改善。本文以某四驱汽车的驱动扭矩分配控制技术为研究对象，应用动力学分析方法和仿真验证方法研究分析了轴间扭矩分配和左右后轮间扭矩分配对车辆行驶性能的影响，提出驱动扭矩分配控制算法并通过离线仿真的开发手段对该四驱汽车的驱动扭矩分配控制进行研究。论文的主要工作内容如下：（1）根据汽车系统动力学的基本原理进行理论分析，研究轴间扭矩分配和轮间扭矩分配对车辆动力性能、转向性能和稳定性能的影响特性，并基于CarSim仿真平台建立简单的仿真模型，验证不同的扭矩分配对车辆动力性和稳定性的影响。（2）由于研究范围不仅包括轴间驱动扭矩分配，还包括左右

3、轮轮间驱动扭矩分配，所以在确定了车辆动力学总体结构的基础上，详细建立了四轮驱动汽车扭矩分配装置的动力学模型并通过Matlab/Simulink实现，包括中央联轴器模型和后电控限滑差速器模型；根据目标车辆参数在CarSim软件中建立整车模型，与Matlab/Simulink中的驱动扭矩分配装置模型构成联合仿真平台。（3）在驱动扭矩分配对车辆行驶性能影响的基础上，根据车辆在不同行驶工况的控制目标将车辆的控制工况分为直线行驶工况和转向行驶工况，并提出对应的驱动扭矩分配控制策略及控制器：直线行驶工况通过纵向加速度信号和坡度信号确定车辆初始前后扭矩分配比，并用滑模变

4、结构控制方法对前后扭矩分配进行控制使前后轮轮速差最小，以实现改善车辆动力性的动力学控制任务；转向行驶工况，建立了线性二自由度车辆模型，并根据线性二自由度车辆模型获得车辆目标横摆角速度，以判断车辆转向状态：车辆不足转向时，设计了基于PID控制的前后扭矩分配控制算法，以实现转向时轨迹保持与稳定性控制的I动力学控制任务；而车辆过度转向时，根据滑模变结构控制方法计算车辆所需修正横摆力矩并通过控制后差速器对左右后轮的驱动扭矩分配得到目标横摆扭矩。（4）在目标四轮驱动车辆动力学模型和驱动扭矩分配控制算法的基础上，运用模块化思维，将CarSim仿真软件中的整车模型和MA

5、TLAB/Simulink中的扭矩分配装置模型联合起来，并将CarSim仿真信号输出到MATLAB里建立的控制系统对直行加速工况、爬坡加速工况和转向加速工况的汽车扭矩分配控制性能进行仿真分析。关键词：车辆工程,四轮驱动汽车，驱动扭矩分配，中央联轴器，后电控限滑差速器，滑模变结构控制IIAbstractResearchonDrivingTorqueDistributionCharacteristicsandSlidingModeControlStrategyforFourWheelDriveVehicleInrecentyears,withthecontin

6、uousdevelopmentoftechnologyrelatedtothedrivingtorquedistributionforfour-wheeldrivevehicle,peoplearenolongersatisfiedwiththefour-wheeldrivevehiclewhichmerelyimprovesthetractionperformance,andbegintopursueanoverallimprovementinthetractionperformance,handlingperformanceandstabilitype

7、rformancebydrivingtorquedistribution.Thispaperdealswiththeproblemofhowtoachieveanoverallimprovementinvehicleperformancebythecontroltechnologyofdrivingtorquedistribution.Avehicledynamicmethodandasimulationmethodarefirstlyusedtoclarifythevehicledynamicseffectedbydrivingtorquedistrib

8、ution,notonlybetweenthefrontandre