分布式驱动电动车辆的驱动防滑控制研究

摘要

驱动防滑控制系统，也称为牵引力控制系统，能够有效控制车轮在不同路面的打滑情况，是所有动力学控制的基础。本课题研究的驱动防滑控制系统以分布式驱动电动汽车为研究对象，通过控制驱动电机的输出扭矩来保证车辆的稳定性和动力性。
　　根据研究需要，本文首先分别建立了整车、双轮和一轮驱动数学模型，并且建立基于魔术公式的一轮驱动仿真模型。
　　然后，本文提出一种基于加速度信息的驱动防滑控制算法。该方法根据施加于车轮的扭矩、轮速及加速度实时计算该车轮的约束扭矩，然后利用基于状态机/模糊控制的扭矩调节模块来控制扭矩输出。应用Simulink进行仿真，结果证明了该算法的有效性，通过改变控制参数考察控制性能调整规则，同时验证了该方法对不同路面、车重变化和阻力变化具有良好的鲁棒性。
　　然而，上述控制方法在加速度传感器失效时无法正常工作。因此本研究在最大可传递扭矩估算(Maximum Transmissible Torque Estimation，简称MTTE)方法的基础上，提出最小工作模式下的驱动防滑控制算法，通过模糊控制获取补偿扭矩，从而获得新的实时约束扭矩。仿真结果表明，该方法不仅保留了MTTE算法的优点，而且解决了MTTE启动不连续的问题，改善了防滑效果和加速性能，增强了系统的可靠性。此外，从系统控制性能、实现成本、鲁棒性、实现难度、稳定性等方面分析两类控制方法以及基于最大可传递扭矩估算的控制方法的优缺点。
　　最后开发四轮驱动电动实验车平台LabCar-I，包括实验车设计制作、集成控制与上位机软件设计。通过该实验平台进一步验证本文提出控制方法的有效性。