双电机后驱电子差速车辆侧向稳定性协同控制研究

摘要

质心侧偏角和横摆角速度是评价汽车安全性和操纵稳定性的重要参数，为提升新能源车辆的安全性，本文提出了一种基于双电机后驱电子差速系统和主动转向控制系统的侧向稳定性协同控制系统，以提升双电机后驱车辆的侧向稳定性，并进而提升其安全性。 算法设计阶段，基于牛顿第二定律推导建立了2自由度和7自由度车辆模型；为获得七自由度车辆模型中准确的轮胎力输出，建立了魔术公式轮胎模型；为减少人为干预，根据阿克曼转向几何，建立了单点预瞄驾驶员模型和依据标准的双移线道路模型来获得理想转向角。在此基础上，设计了一个基于双电机后驱电子差速系统和主动转向系统的侧向稳定性协同控制系统。在双电机后驱电子差速系统设计中，提出了一种基于滑模质心侧偏角观测器、李雅普诺夫理论、滑模控制理论和力矩分配策略的二阶滑模控制器来解决双电机后驱车辆驱动电机转矩的控制问题；在主动转向控制系统中，提出一种基于路径保持的主动转向控制策略，并配套滑模控制算法进行设计；在协同控制算法上，提出利用粒子群优化算法将两者进行协同控制。 算法验证阶段，通过Simulink和Carsim对所建控制系统进行联合仿真，结果表明:1）协同控制算法继承了主动转向系统的优势，在路径规划上具有较高的准确性。2）协同控制算法继承了二阶滑模双电机电子差速系统的优势，具有振幅小，抖振低的优点。3）在100km/h双移线工况下，协同控制算法可以提升60%车辆侧向稳定性。4）对比GG图和相位图，协同控制算法运行结果区域更小，驾驶更为平稳。最后，利用PXI设备、LabVIEW以及Carsim RT搭建硬件在环平台，对所设计的控制系统进行硬件在环验证，提升控制系统可靠性。

目录

第1章 绪论

1.1 研究的背景、目的及意义

1.2 国内外研究现状及发展趋势

1.2.1车辆侧向稳定性研究现状

1.2.2主动转向系统研究现状

1.2.3电子差速系统研究现状

1.2.4车辆侧向稳定性协同控制研究现状

1.3 研究内容和研究技术路线

1.3.1研究内容

1.3.2研究技术路线

1.3.3 全文结构

1.4 本章小结

第2章 模型搭建

2.1二自由度车辆模型

2.2七自由度车辆模型

2.3轮胎模型

2.4驾驶员模型

2.5道路模型

2.6本章小结

第3章 控制器系统设计

3.1质心侧偏角观测器设计

3.2控制系统设计

3.2.1控制目标

3.2.2双电机电子差速系统设计

3.2.3主动转向系统设计

3.2.4协同控制系统

3.3本章小结

第4章 仿真验证

4.1驾驶员模型

4.2质心侧偏角观测器

4.2.1高附着系数工况验证

4.2.2低附着系数工况验证

4.3双电机电子差速系统

4.3.1一阶滑模控制算法

4.3.2二阶滑模控制算法

4.3.3驱动力矩分配策略

4.4主动转向系统

4.5协同控制系统

4.6其他侧向稳定性参数验证

4.7本章小结

第5章 硬件在环实验验证方案

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录A 在学期间发表的学术论文与研究成果

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