基于轮胎非线性特性的四轮驱动电动汽车操纵稳定性控制方法研究

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操纵稳定性控制是四轮驱动电动汽车(4-Wheel-Drive Electric Vehicle,4WDEV)高速安全行驶领域中的重点研究方向之一,论文针对由于轮胎的侧向力和纵向力的非线性而导致汽车难以遵循驾驶员给定的方向行驶和其在极限工况下稳定性下降的难题,研究基于轮胎非线性特性的四轮驱动电动汽车操纵稳定性控制原理及其方法。论文首先介绍了国内外四轮驱动电动汽车操纵稳定性控制的研究现状和发展趋势;以经典“刷子轮胎模型”为依据基础,在弹性胎面和刚性胎体假设的基础上研究了轮胎在非稳态侧偏下的侧向力饱和特性及纵向力和侧向力的耦合特性,从力学的机理上分析了轮胎的非线性特性,建立了基于非线性的汽车轮胎模型。根据四轮驱动电动汽车操纵稳定性的控制原理,分析了轮胎侧向力饱和特性、纵向力和侧向力的耦合特性与四轮驱动电动汽车操纵稳定性的关系。在此基础上,以四轮驱动电动汽车在极限工况下的操纵稳定性为目标,提出基于动态比例分配的模糊PID控制方法,并据此设计了四轮驱动电动汽车操纵稳定性的模糊PID控制器。为了验证所提出的基于动态比例分配的模糊PID控制方法的可行性,以某款四轮驱动电动汽车为研究对象,基于车辆系统动力学仿真软件veDYNA和Matlab/Simulink建立了四轮驱动电动汽车操纵稳定性控制仿真模型,在典型工况下对基于动态比例分配的模糊PID控制方法进行仿真与分析。最后,搭建了基于veDYNA、LabVIEW及NI PXI仪器的硬件在环控制实验系统,对四轮驱动电动汽车操纵稳定性模糊PID控制方法进行了硬件在环仿真。
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