【摘 要】
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分布式驱动电动汽车因具有独立驱动、易于控制等特点而得到广泛关注。横向动力学系统的稳定性是车辆安全性的保证。其中,基于主动前轮转向系统和直接横摆力矩控制系统的横向稳定性控制策略得到广泛研究。然而,车辆控制系统中的执行电机存在老化、失效等故障问题,从而降低车辆操控稳定性和控制系统可靠性。为此,本文针对分布式驱动电动汽车中的电机故障问题,开展了动力学建模与验证、电机故障估计、容错控制策略设计以及算法仿真
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分布式驱动电动汽车因具有独立驱动、易于控制等特点而得到广泛关注。横向动力学系统的稳定性是车辆安全性的保证。其中,基于主动前轮转向系统和直接横摆力矩控制系统的横向稳定性控制策略得到广泛研究。然而,车辆控制系统中的执行电机存在老化、失效等故障问题,从而降低车辆操控稳定性和控制系统可靠性。为此,本文针对分布式驱动电动汽车中的电机故障问题,开展了动力学建模与验证、电机故障估计、容错控制策略设计以及算法仿真验证等工作,主要研究内容如下:(1)研究了车辆非线性横向动力学建模问题。首先,采用T-S模糊理论处理纵向速度非线性并建立了横向动力学模糊模型;其次,基于Carsim和Simulink搭建了联合仿真平台;最后,通过方向盘转角阶跃和正弦信号输入仿真验证了该横向动力学模糊模型的精度和适用性。(2)研究了转向电机故障时横向稳定性控制问题。首先,建立了一种包含增益性和偏置性的集成故障模型;其次,为了估计偏置性故障信息,设计了一种模糊故障观测器;进而,基于故障观测信息提出一种针对主动前轮转向系统的基于故障补偿的模糊容错控制策略。最后,通过开环J-turn和单移线工况仿真验证了所提出的故障诊断和容错控制策略的有效性。(3)研究了轮毂电机故障时横向稳定性控制问题。首先,考虑轮胎侧偏刚度的不确定性,建立了含参数不确定性的耦合动力学模型;其次,分析了轮毂电机故障形式及其可控性,基于T-S模糊理论建立轮毂电机异步故障模糊模型;进而,提出了一种针对直接横摆力矩控制系统的基于增益调度的模糊容错控制策略。最后,通过开环双移线工况仿真验证了所提出的容错控制策略的有效性。(4)研究了闭环系统多电机叠加故障时横向稳定性控制问题。首先,结合主动前轮转向系统和直接横摆力矩控制系统提出一种联合容错控制策略。其次,针对人-车-路闭环系统设计了转向角控制器;最后,通过闭环S-turns工况仿真进一步验证了所提联合控制策略在提高车辆操控稳定性、主动安全性以及能效性的显著优势。
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