汽车横摆力矩控制与差动助力转向的可拓协调控制

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轮毂电机驱动电动汽车具有更加高效、节能、空间大、控制灵活等诸多优点。故本文依据电动轮汽车驱动转矩独立可控的特点,重点对差动助力转向系统和横摆力矩控制系统进行了研究。首先,根据轮毂电机驱动电动汽车的驱动特点,利用ulinkCarsim/Sim建立轮毂电机驱动电动汽车动力学模型。然后对轮毂电机驱动电动汽车的稳定性控制进行了研究。基于可拓理论,根据经典域、可拓域和非域中汽车状态的不同,应用关联函数完成基于横摆角速度和质心侧偏角的控制器切换设计,通过鱼钩实验和正弦输入实验验证了该方法的有效性。接着,介绍了差动助力转向系统工作原理,采用基于不完全微分PID的转向盘转矩直接控制策略,建立差动助力转向控制器,并对其助力及回正效果进行仿真分析。由于差动助力转向系统会对汽车稳定性产生影响,设计了两层基于横摆力矩的差动助力转向可拓协调控制系统。在上层控制器中,依据汽车行驶状态,建立可拓协调控制器,获得可拓集合,求解关联函数,确定各控制器输出权重。在下层控制器中,横摆力矩控制器和差动助力转向控制器根据各自权重确定输出量;基于二次规划法对四轮驱动转矩优化分配,并根据所处的值域对三种不同的约束条件进行选择。接着利用Carsim和ulinkMatlab/Sim在不同路面附着系数的双移线工况下进行仿真。证明该控制系统能够提高道路跟踪能力,改善汽车操纵稳定性,提高行车安全。最后,利用轮毂电机实验台,对轮毂电机性能进行分析,并采用Carsim和LabVIEW进行硬件在环实验,验证可拓协调控制策略。
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