【摘 要】
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电动化、智能化是未来汽车技术发展的主要趋势。四轮独立驱动电动车（Four Wheel Independent Drive Electric Vehicle,FWIDEV）因其四轮独立驱动的机械结构特性,具有响应速度快、传动效率高等特点,成为了车辆智能化的主要载体,轨迹跟踪控制系统是其实现智能化的必要条件。然而四轮独立驱动增大了控制设计难度,且需要四轮转矩协调分配,再加上车辆本身存在的参数不确定性,
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电动化、智能化是未来汽车技术发展的主要趋势。四轮独立驱动电动车（Four Wheel Independent Drive Electric Vehicle,FWIDEV）因其四轮独立驱动的机械结构特性,具有响应速度快、传动效率高等特点,成为了车辆智能化的主要载体,轨迹跟踪控制系统是其实现智能化的必要条件。然而四轮独立驱动增大了控制设计难度,且需要四轮转矩协调分配,再加上车辆本身存在的参数不确定性,使得FWIDEV的轨迹跟踪控制问题研究更具有挑战性,成为目前自动驾驶电动车控制研究的焦点之一。为此,本课题对FWIDEV的轨迹精确跟踪控制策略及四轮转矩分配优化策略展开科学研究,主要研究内容如下:首先,以FWIDEV为被控对象,研究了其结构特点,从车辆动力学及运动学角度建立了面向轨迹跟踪控制应用的数学模型,为文章后续控制方法的设计提供了模型基础,并介绍了FWIDEV实车测试平台的系统结构及工作原理。其次,为了解决FWIDEV的轨迹跟踪控制问题,结合其多输入多输出的系统特点,选取侧向位移与横摆角作为参考输入,提出了基于线性模型预测控制的轨迹跟踪控制策略;并针对FWIDEV在轨迹跟踪过程中存在的四轮独立驱动控制难题,提出了转矩分配优化策略。在双移线工况下,利用Car Sim与MATLAB/Simulink联合仿真平台验证所提出控制策略的优越性。最后,为了进一步解决FWIDEV轨迹跟踪转向过程中轮胎侧偏刚度摄动的问题,选取侧向位移作为参考输入,提出了一种自适应非奇异终端滑模控制策略;并针对FWIDEV在低路面附着系数下轮胎易发生打滑的问题,提出了带有物理约束的转矩分配优化策略。在双移线工况下,利用Car Sim与MATLAB/Simulink联合仿真平台验证所提出策略的准确性,并利用FWIDEV实车测试平台验证所提出策略的有效性。
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