四轮驱动电动轮车驱动防滑控制算法的研究.pdf

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1、·四轮驱动电动轮车驱动防滑控制算法的研究·文章编号：1002—4581(2014)02—0008—06四轮驱动电动轮车驱动防滑控制算法的研究赵亚超，陶维辉ZhaoYachao，TaoWeihui(武"~JE_r-大学汽车工程学院，湖北武汉430070)摘要：针对四轮驱动电动轮车的研发，设计了基于驱动力和电机转矩相对变化关系的车轮打滑观测器，建立了车轮滑移率估算器；对用于驱动防滑的模型跟踪控制算法(MFC)和最优滑移率PI控制算法进行了深入的分析比较及优化，依据车辆单轮动力学模型对这两种驱动防滑控制算法进行了仿真分析，仿真结果表明最优滑移率P

2、I控制算法和模型跟踪控制算法可充分利用路面附着条件，使车辆具有较好动力性。关键词：四轮驱动；打滑观测；驱动防滑；仿真中图分类号：U463．344．02文献标志码：A法、斜率法和季节调节法。然而这些估算办法估计0引言的车速比较粗略，精度较低。因此给出以下思路来监测四轮驱动电动轮车的车轮打滑现象。驱动防滑控制系统是一种主动安全技术，通常是将驱动轮的滑转率控制在当前路面的最优滑1．1基于驱动力和电机转矩相对变化关系的电动转率以下，以防止车轮打滑而影响汽车行驶稳定轮打滑观测性。传统汽车主要是控制发动机或传动系增减驱电动轮驱动电动汽车具有电机驱动转矩

3、可以动力矩来防止车轮打滑，这种技术在传统汽车上精确测量的优点，可以根据该特点对电动轮的打的运用已日趋成熟。对于电动轮驱动的电动车而滑进行观测及控制。言，电机输出转矩可以进行精确测量，可以根据通常情况下车轮的滑转率九定义为电机转矩对车轮打滑状态进行分析估计，从而对：(1)电动汽车的驱动力矩进行有效控制，以达到驱动防滑的目的。式中，为车轮中心的线速度；W为由车轮角速度折算的线速度，即Vw=Wr，为车轮半径。1车轮打滑观测器的建立为了分析车轮打滑现象，建立了车辆单轮动力学模型，如图1所示。对于单轮动力学模型，当忽略空气阻力时有大多数车辆TCS(T

4、mctionControlSystem)或Mwdw者ABS(Anti．1ockBrakeSystem)采用测量轮速和=一Fd(2)Ul车速来计算滑移率，监测车轮运动状态。在TCS方面，传统汽车多是获取参考车速和轮速进行比较：(3)df来判断车轮的打滑状态，但四轮驱动电动轮车没有式中，为折算的驱动力，=，_，为非驱动轮，无法准确测量车辆绝对车速。车辆速度轮毂电机驱动转矩；Fd为地面对车辆的驱动力，测量仪器多是光电仪器，价格昂贵，实际很少安装即=，Ⅳ为驱动轮法向反力，为地面附着系使用。国内参考车速的估算办法主要有最小车速数；为车轮质量，-_，为

5、车轮转动惯量；为车辆质量。基金项目：湖北省自然科学基金项目高速电动轮车·8··四轮驱动电动轮车驱动防滑控制算法的研究·／L：=一二(L1loU)max(wr，)由上述动力学公式建立的带有滑移率观测器的一．一≤峨车轮动力学模型如图2所示，其中，Tm代表电机一^(FFd传递到半轴的转矩，，．代表车轮半径，w代表车轮转动惯量，Fd代表汽车牵引力。／z根据道路试验，图1车辆单轮动力学模型被定义为的经验函数【2Ja根据这个动力学模型，可依据参考文献[2]，可得如下结附论：打以检测到车轮的打滑状态以及滑移率的数值。着滑区1)起步加速状态滑移率监测)域(

6、4)采用图2的车辆动力学模型，在干燥的沥青路面上，路面附着系数／z=0．7，初速度为0m／s，以30Nm／s的恒定加速度施加电机转矩，电机减速机构减速比为20，车辆质量为900kg，在无控车轮打滑状态可由的值来判断。为了采制状态下估算器会监测到如图3的仿真结果。取此种观测方法还需要牵引力Fd的值。的算法给出两种：1)轮速传感器。根据单轮动力学模型，可以使用下述估算方法dw，lm-"／wm：=————(5)，．电机的转矩可由电流值算出，轮速W由轮速传感器测得，为车轮转动惯量，为车轮半径。图2带有滑移率观测器的车轮动力学模型2)加速度传感器。=

7、Ma(6)式中，为汽车质量；a为由加速度传感器测出的车辆加速度。l-2滑移率估算器及仿真汽车的滑移率由汽车的车速和轮速决定，车速可由以下微分方程求得：dVM：一(7)df其中，凡为风阻。Fw-(8)轮速可由传感器检测得到，或者根据车辆单轮动力学模型，由以下力学公式积分得到。一：(9)(b)式中，为电机转矩，乃为驱动力矩，为车轮转动惯量，为车轮转速。图3起步加速滑移率估算器仿真结果结合轮速信号可以估算出滑移率2)恒电机转矩状态下的滑移率监测j塞奎2Q!尘Q：2·9··四轮驱动电动轮车驱动防滑控制算法的研究·在干燥沥青路面上，路面附着系数=0．

8、7，轮以上的仿真结果证明了滑移率估算器的有效毂电机输入恒定转矩信号25Nm，70Nm，100Nm，性，同时还可以得出以下结论：经过减速机构传递给车轮，减速比为20，汽车初1)电机