分布式驱动电动汽车协同转向策略研究

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分布式驱动电动汽车(Distributed drive electric vehicle,DDEV)具有结构紧凑、传动高效、各轮驱动与制动力矩独立可控等特点,电动轮一般采用轮毂电机或轮边电机,通过轮间差速或差扭可以实现差动转向。线控转向系统(Steer-By-Wire,SBW)作为一种新型的转向系统主要由主动转向模块和路感模块组成,打破了传统转向系统机械连接上的束缚。本文针对轮毂电机DDEV差动转向时在部分工况条件下存在转向性能不足的情况,提出了一种线控转向系统的主动转向(以下简称主动转向)和差动转向的协同控制策略,不仅可以提升车辆转向性能,而且提高了转向的响应速度以及车辆的轨迹跟踪能力。除此之外,本文设计的转向协同方案在硬件上可以实现安全冗余,保证车辆的转向安全性。首先,基于MATLAB/Simulink软件平台搭建了包括差动转向模型在内的分布式驱动汽车整车动力学仿真模型,并通过仿真对比以此来验证其搭建的模型的有效性。其次,以差动转向独立控制车辆的转向来研究DDEV的差动转向特性,并设计了基于ADRC差动转向控制器。选取齿条的位移作为被控对象,前轴左右转向驱动轮的转矩差作为输入量,并通过仿真来验证控制器的有效性。再者,通过对差动转向控制器的仿真分析可知,在低附着系数路面的工况下差动转向车辆存在着转向性能不足的情况。针对上述仿真分析中差动转向存在的不足,导致轨迹跟踪偏差较大的问题。本文结合配备有主动转向系统的DDEV其自身所特有的转向优势,提出了一种协同转向的控制策略。利用变权重系数的方法动态调整车辆的差动转向权重系数,使得协同转向车辆具有更快的转向响应速度以及更高的轨迹跟踪精度。在线控转向台架以及轮毂电机台架上,基于Carsim与Lab VIEW RT系统进行了硬件在环的仿真实验,验证了主动转向控制系统以及差动转向控制系统均能够独立实现车辆的转向功能。最后,在轮毂电机驱动实验车辆平台上改装主动转向系统,进行主动转向和差动转向的协同控制实验,验证了主动转向与差动转向协同策略的可行性。
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