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随着化石能源危机以及环保问题的不断加剧,车辆电动化已成为汽车产业未来发展的必然趋势。基于轮毂电机驱动的分布式电动车辆因其具有空间布置灵活、各轮转矩独立可控等优点,现已被广泛认为是研究车辆最优动力学性能的理想载体和未来电动汽车发展的最终形式。随着多轴重型车辆的应用越来越广泛,其所面临的各类问题也越发突出,如常见的转向半径大、车轮磨损严重、操纵稳定性差等。将全轮转向技术应用于多轴重型车辆上则可大大提高其转向灵活性和操纵稳定性,然而,由于轮胎侧向力饱和的限制,单纯依靠全轮转向控制不足以满足车辆在低附极限工况下的转向需求。针对现有问题,本文基于轮毂电机驱动车辆各车轮的转矩独立可控的特点,设计专门的辅助转向控制算法,以提高车辆在低附极限工况下的转向行驶稳定性,同时为解决辅助转向与全轮转向之间的耦合关系,提出了相应的协调控制方案。本文具体可分为如下四个部分:1、首先基于TruckSim/Simulink搭建了全轮转向的8×8轮毂电机驱动车辆动力学模型,包括TruckSim软件中车辆模型建立、动力与转向系统修改,Simulink软件中电机模型、转向机构模型和纵向驾驶员模型的建立,TruckSim与Simulink之间输入输出接口的定义等,最后利用双移线工况对其进行验证,为后续研究和仿真奠定了基础。2、针对传统的全轮转向零质心侧偏角比例控制策略存在的不足,本文设计了零质心侧偏角比例前馈+LQR状态反馈的最优控制器。通过仿真分析结果表明,所设计的最优控制器相比于比例控制和传统的前轮转向控制效果更优,可有效提高车辆低速转向时的转向灵活性和高速转向时的稳定性能。3、为提高车辆的动力性,本文基于驱动轮滑转率,采用自适应模糊PID控制算法设计了各轮驱动防滑控制器。为识别当前车轮最优滑转率,基于模糊理论设计了路面识别模块。最后,采用对开路面对驱动防滑控制算法进行了仿真验证。结果表明,所设计的控制算法能够有效地防止车轮严重滑转,保证了车辆的动力性与稳定性。鉴于全轮转向的控制效果受侧向力饱和的限制,基于轮毂电机驱动车辆各轮转矩独立可控的特点,本文通过差动驱动的方式设计了辅助转向控制器,并在各轮驱动力分配时考虑了车速和载荷转移的影响,最后采用典型的双移线工况进行仿真分析,结果表明,所设计的辅助转向控制策略可有效地提高车辆在低附等极限转向工况下的转向行驶稳定性。4、考虑到相平面能较为准确地判断车辆稳定状态,本文引入β-(?)相平面进行协调控制。首先建立非线性二自由度车辆模型,用于绘制β-(?)相平面图。然后基于相平面稳定域边界模型并分析影响其边界参数的因素,制定了相平面稳定域边界参数MAP图。最后基于相平面设计了全轮转向与辅助转向的协调控制策略,利用三种典型工况对协调算法进行了仿真验证,结果表明,本文所建的协调控制算法能有效地提高车辆在极限工况下的路径跟踪能力和转向行驶稳定性能。