双电机独立驱动方程式赛车稳定性与再生制动控制研究

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针对辽宁工业大学双电机独立驱动方程式赛车,对赛车稳定性与再生制动控制方法进行研究,旨在充分利用双电机独立驱动优势,通过控制算法设计实现对赛车合理控制,提高赛车性能,缩短赛车开发周期,为赛车开发提供理论基础和技术支持。论文结合辽宁工业大学电动方程式赛车实际开发项目,在国家自然科学基金面上项目(51675257)资助下展开研究,主要研究内容如下:首先,建立双电机独立驱动方程式赛车模型。参照某赛季赛车参数,应用CarSim与Matlab/Simulink联合仿真建立了双电机独立驱动方程式赛车模型,包含车身、轮胎、转向系统、悬架系统、制动系统、电机模型和电池模型,为控制方法研究验证奠定基础。其次,进行稳定性控制策略研究。根据双电机独立驱动方程式赛车的特点,研究了利用驱动轮差动驱动进行直接横摆力矩控制的方法,以提高赛车的稳定性。确定了车辆横摆力矩控制分层结构,设计了横摆力矩决策控制器和驱动力分配器。设计了驱动防滑控制算法,算法旨在通过滑转率控制来提高赛车的驱动防滑性能,同时设计了横摆力矩和驱动防滑控制切换策略。选取合理的实验工况以验证稳定性控制策略,实验结果表明研究方法能够提高赛车行驶稳定性。再次,进行电液复合再生制动控制策略研究。考虑到赛车的机械结构和再生制动系统的影响因素,利用赛车电机能够进行再生制动的特点,研究了适合双电机独立驱动赛车的电-液复合再生制动控制策略。选取实验工况对再生制动控制方法进行仿真实验验证,结果表明:在保证稳定性的前提下,可以实现赛车的制动能量回收,降低能耗,增加行驶里程。最后,使用驾驶模拟器进行仿真实验验证。在驾驶模拟器实验台CarSimRT软件环境下设计8字绕环项目赛道和赛车场赛道,进行赛车的稳定性控制策略与再生制动控制方法验证。实验结果表明:课题研究的控制方法可以提高双电机独立驱动电动方程式赛车的稳定性,增加赛车的行驶里程。
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