【摘 要】
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分布式驱动电动汽车根据电机分布形式取消传统机械传动装置以及传动效率高、噪音小等优点被越来越多的专家学者进行积极的研究并开始在市场得到推广应用。本文以分布式驱动电
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分布式驱动电动汽车根据电机分布形式取消传统机械传动装置以及传动效率高、噪音小等优点被越来越多的专家学者进行积极的研究并开始在市场得到推广应用。本文以分布式驱动电动汽车的稳定性控制为目标,设计一种基于二阶滑模变结构控制(SOSM)算法的分布式驱动电动汽车电子差速控制系统,并检验其对于车辆侧向稳定性的控制效果。设计电子差速控制系统(EDS)考虑横摆角速度、质心侧偏角等车辆重要状态参数,根据研究需要在车辆底盘侧向动力学模型中搭建四分之一车二自由度模型以及七自由度整车模型。轮胎与路面之间的接触力是车辆系统与外界环境最大的接触力,轮胎力的判断直接影响车辆状态参数的预测准确性。本文研究选择半经验Magic Formula轮胎模型,结合整车七自由度动力学模型可以快速得到准确的模型轮胎力输出。选择双移线标准工况为本文主要论证道路模型,同时,为了得到理想的车辆转向角,选择Ackermannn转向定理下单点预瞄驾驶员模型获取期望的车辆转向角。由于现阶段车辆质心侧偏角的测量可以采用昂贵的非接触式光学传感器但精度欠佳,故需要搭建质心侧偏角观测器来设计电子差速控制系统,算法设计上以滑模变结构控制为基础,同时结合Lyapunov函数、现代控制理论等进行推导,由于一阶滑模变结构控制算法(FOSM)难以解决算法本身带来的系统抖振问题,本文提出一种二阶滑模变结构控制算法(SOSM)进行电机驱动力矩分配策略控制。系统控制算法的验证分析中,利用Matlab/SIMULINK与Car Sim进行模型的联合仿真,分别在高低附着系数的干燥路面与湿滑路面对比FOSM算法与SOSM算法设计的电子差速控制系统(EDS)的车辆转向角、横摆角速度、质心侧偏角以及汽车侧向加速度等车辆侧向稳定性关键状态参数的变化。对于车辆稳定性控制的效果,β-γ相平面法可以看出,所设计的电子差速控制系统(EDS)具有良好的稳定性和可靠性。归纳算法验证结果:基于二阶滑模变结构算法(SOSM)的分布式驱动电动汽车能够保持出色的路径跟踪能力,SOSM算法能够有效消除滑模变结构控制系统带来的抖振问题,控制系统鲁棒性强。对比车速在30km/h、80km/h、120km/h下车辆各状态参数的响应,结果表明电子差速控制系统有效改善车辆侧向稳定性。第五章进行电子差速控制系统(EDS)的硬件在环平台搭建,作为实车测试控制系统前最精准的算法检验手段,本文研究利用课题组搭建分布式驱动HIL测试平台,PC端上位机在Car Sim RT中导入控制系统,搭建Lab VIEW稳定性控制观测系统,利用LAN千兆端口接驳数据传输,下位机采用适用的NI-PXI设备反馈车载传感器信号,对本文研究设计的电子差速控制系统(EDS)进行硬件在环测试,验证控制系统对于改善车辆侧向稳定性的适用性和可行性。
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