【摘 要】
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针对汽车领域分布式电机驱动技术的出现,电子差速控制系统成为了电动汽车技术发展的一个重要研究方面。单电机驱动电动汽车和传统燃油汽车通常需要配备一个机械式差速器,而且其本身的动力学相关性能十分有限,车辆在较复杂路况下难以保持原有的操纵稳定性。但对于分布式电动汽车而言,若对电子差速系统进行合理控制不仅省去了传统的机械式差速器,而且还可提高汽车动力学性能,因此本文主要开展电子差速控制系统的设计与验证研究工
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针对汽车领域分布式电机驱动技术的出现,电子差速控制系统成为了电动汽车技术发展的一个重要研究方面。单电机驱动电动汽车和传统燃油汽车通常需要配备一个机械式差速器,而且其本身的动力学相关性能十分有限,车辆在较复杂路况下难以保持原有的操纵稳定性。但对于分布式电动汽车而言,若对电子差速系统进行合理控制不仅省去了传统的机械式差速器,而且还可提高汽车动力学性能,因此本文主要开展电子差速控制系统的设计与验证研究工作。在电子差速控制策略的研究中,为了尽量确保上层控制输入参数的精确性,反映汽车的非线性运动状态,建立包含纵向、侧向、横摆及四个车轮的七自由度整车动力学模型。由于车轮的变形及打滑会对地面与车轮间的作用力产生影响,因而采用“魔术公式”轮胎模型反映实际行驶时轮胎力的变化情况。当前,永磁同步电机在电动汽车中获得了广泛应用,其具有电磁损耗小,弱磁控制易实现等优点,因此我们选择以永磁同步电机作为研究对象驱动电机。在本文中,所设计的电子差速控制策略包含上层控制及底层控制两部分。其中,上层控制包括:(1)基于模糊控制的转矩分配控制策略,以汽车横摆运动参数中的质心侧偏角及横摆角速度经比较后作为控制输入,即可得到附加横摆力矩。(2)基于滑模变结构控制的滑移率控制策略,由汽车滑移率偏差确定滑模面的定义函数,进而得到实际等效驱动力矩,将其视为附加转矩。在底层联合优化控制策略研究中,分析当前在实际应用中控制策略所存在的局限性后,考虑实际行驶过程中驱动转矩限制条件,设计了两种新型底层控制方案,以前轮转角、转向角速度及滑移率为控制参数,来适应不同道路条件下的行驶要求,选取蛇形道路工况和双移线道路工况,通过仿真研究分析汽车理想行驶运动参数,并进行对比仿真验证。本文采用carsim和simulink联合仿真平台对七自由度整车模型、“魔术公式”轮胎模型及永磁同步电机模型进行搭建,对基于模糊控制的转矩分配控制策略及基于滑模控制的滑移率控制策略分别进行仿真,再将上层控制策略同底层联合优化控制相结合,进行协同控制提高了汽车操纵稳定性。
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