四轮独立转向驱动电动车控制系统设计及控制算法研究

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1、UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERTHESIS及控制算法研究学科专业机械电子工程学号201221080205作者姓名^余攀指导教师黄大贵教授独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，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，也不包含为获得电子科技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已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名:曰期5年/月彡曰论文使

2、用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年彡月^6分类号密级注1UDC学位论文四轮独立转向驱动电动车控制系统设计及控制算法研究(题名和副题名)余攀(作者姓名)指导教师黄大贵教授电子科技大学成都(姓名、职称、单位名称)申请学位级别硕士学科专业机械电子工程提交论文日期2015.05.04

3、论文答辩日期2015.05.12学位授予单位和日期电子科技大学2015年6月日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。RESEARCHONKEYTECHNIQUESOFRADIORESOURCEALLOCATIONINRELAY-ENHANCEDCELLULARNETWORKSAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MechatronicsEngineeringAuthor:YuPanAdvisor:DaguiHuangSchool:Th

4、eSchoolofMechatronicsEngineering摘要摘要传统汽车以内燃机作为动力供应源，运行时向环境排放大量尾气，对环境污染严重。随着电动车相关技术的革新，电动车作为一种绿色环保的新能源车辆正在一步一步取代传统汽车。现在直接以电机替代原有汽车内燃机的电动汽车已经趋于成熟，国内外各大厂家都生产出自己品牌的电动汽车投入市场。但是，电动车的最终形式不应该是简单地对内燃机替代的电动汽车，而应该是一种完全针对电机自身特性而设计的全新电动车形式。这种从结构到控制，都完全考虑电机特性以充分提高车辆的各项性能的电动车形式就是四轮独立转向驱动电动车。为了真正将这种全新的电动车形

5、式推向实用化，本文从工程角度，以轮毂开关磁阻电机作为驱动电机，对四轮独立转向驱动电动车软硬件系统进行了设计；从理论角度，建立了四轮独立转向驱动电动车线性四轮模型，提出了一种针对四轮独立转向驱动电动车的同步控制最优算法，同时搭建了四轮独立转向驱动电动车的仿真平台，应用本文所提出的算法对车辆的典型工况进行了仿真分析。在软硬件的设计过程中，本文按照自下而上的设计思路进行整车系统设计。首先，本文结合设计要求以及本教研室情况确定了电动车的电池管理系统、驱动系统、转向系统以及传感器等模块。其中大部分模块为本教研室自主开发，同时部分模块还申请了国家发明专利。然后，本文根据整车的各模块接口和

6、信息交互情况，基于飞思卡尔MPC5646C微处理器设计了整车控制器。在设计过程中通过各种冗余设计提高系统容错能力。冗余表决设计保证了控制的可靠性，故障最小运行回路设计，保证车辆即使部分部件出现问题也能在故障模式下行驶。最后，本文以整车控制器硬件设计为基础，选择uC/OS嵌入式操作系统作为软件平台，对控制器自上而下的信号采集、信号处理、状态估计、协调控制等任务作了合理的任务划分和优先级设定，并对内部各任务间的信息同步方式作了一定阐述。在算法研究过程中，本文参考传统汽车线性二自由度模型，建立了四轮独立转向驱动电动车线性四轮模型。本文针对不同电动车行驶的车速，分别设计了低速机动模式

7、控制算法和高速稳定模式控制算法。对于高速稳定模式，本文以控制质心侧偏角为零为基础，提出了针对四轮独立转向驱动电动车的同步最优控制算法。该算法能够保证车辆行驶的稳定性，同时能提高车辆行驶效率。本文还搭建了四轮独立转向驱动电动车的仿真平台，通过修改carsim传统汽车仿真模型，将其应用于四轮独立转向驱动电动车，并用此模型与simlink联合，对车辆的典型工况进行了联合仿真分析。I摘要关键词：四轮独立转向，四轮独立驱动,控制器设计，冗余设计，控制算法，Carsim仿真IIABSTRACTABSTRACTWit