分布式电动汽车驱动力分配控制策略研究

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分布式电动汽车由于四个驱动轮均独立可控,可以实现车辆安全稳定控制,具有良好的发展与应用前景。驱动电机正常运行时,车辆在不同行驶工况、环境下仍会发生失稳。驱动电机发生故障时,车辆的行驶稳定性、安全性会进一步破坏。基于此,本文针对驱动电机正常与故障下的驱动力分配控制展开探索研究:建立车辆二自由度参考模型,为制定分配控制策略提供依据。参照车辆动力性能指标要求,对轮毂电机进行参数匹配。利用Matlab搭建了驱动电机仿真模型,并联合Carsim最终构建出分布式电动汽车动力学模型。针对驱动电机正常工况提出了一种驱动力分配控制策略,并结合车辆运动状态与稳定性的关系进行分析,建立了车辆失稳判断方法。该策略利用滑模控制理论,综合横摆角速度与质心侧偏角对车辆稳定性影响,设计了横向加权控制器;通过PID控制获取了车辆总纵向力;最后构建了以最大化轮胎附着裕度的目标函数与约束条件,利用二次规划完成求解。针对驱动电机故障工况,分别分析了不同车轮、不同车速、不同驱动需求下驱动电机故障对车辆稳定性与安全性的影响。构建了驱动电机故障下以最大化横摆稳定性与动力性的驱动力分配数学模型。当受限于输出能力驱动电机发生饱和时,设计了协同前轮转向的分配控制器,进而弥补横摆力矩完成安全重构。联合Matlab/Simulink和Carsim建立驱动电机正常与故障下的分配控制的仿真模型。在四轮正常驱动时以不同行驶车速、不同转弯工况进行仿真验证,在驱动电机发生故障时以不同车速下直线、转弯行驶工况以及不同车轮驱动电机发生故障进行仿真测试。结果表明本文提出的分配控制策略可提高正常行驶时的稳定性,并有效减小驱动电机故障引起的横摆角速度误差,确保了车辆的安全性、稳定性与动力性。
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