【摘 要】
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中国大学生电动方程式大赛(FSEC)作为学生自我创造和交流的平台,为汽车行业输送了新鲜血液,使学生更加充分了解电动汽车制造。分布式驱动电动汽车将电机直接安装在车轮附近,消除了差速器等部件之间的能量损失,同时具备各驱动车轮力矩独立可控的优点。因此,分布式驱动电动汽车可以很容易地实现操纵稳定性控制。本研究以浙江科技学院纯电动双电机分布式驱动方程式赛车ATTACKER-2020为研究对象,以提高稳定性和
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中国大学生电动方程式大赛(FSEC)作为学生自我创造和交流的平台,为汽车行业输送了新鲜血液,使学生更加充分了解电动汽车制造。分布式驱动电动汽车将电机直接安装在车轮附近,消除了差速器等部件之间的能量损失,同时具备各驱动车轮力矩独立可控的优点。因此,分布式驱动电动汽车可以很容易地实现操纵稳定性控制。本研究以浙江科技学院纯电动双电机分布式驱动方程式赛车ATTACKER-2020为研究对象,以提高稳定性和综合动态表现为目标,充分利用分布式驱动赛车,驱动轮转矩独立可控的特点,设计基于横摆角速度、质心侧偏角、驱动轮滑转率的整车控制器,对其操纵稳定性进行研究。选取参数化建模软件Car Sim,根据赛车的理论设计参数,建立了分布式驱动方程式赛车的整车模型,主要包括车体、动力与传动系统、轮胎与悬架系统等部件,然后搭建了Carsim/Simulink联合仿真平台,可实现分布式驱动方程式赛车仿真研究。本文阐述了轮胎对车辆稳定性的影响;当车辆操纵稳定性变化时,横摆角速度和质心侧偏角的表现。建立了基于线性二自由度模型拓展卡尔曼滤波观测器(EKF)对实际的车辆状态进行状态观测。设计了基于模糊控制理论横摆角速度和质心侧偏角的联合控制模式。在控制器上层,采用了模糊PI控制直接横摆力矩的方法,将质心侧偏角作为模糊控制的参考量,对横摆角速度进行反馈控制,使其自动跟随目标值,计算出所需的横摆力矩,并以一定比例附加分配。在控制器下层,设计了基于滑转率与车速的附加横摆力矩控制,在合适的车速范围内可再调整横摆力矩。在所搭建的Carsim/Simulink联合仿真平台,首先针对八字绕环、高速避障两种比赛项目运行工况进行仿真,在八字绕环测试中,质心侧偏角实际值降低了约9%,横摆角速度变化范围提高了约10%,在高速避障测试中,总用时减少了5%,质心侧偏角变化范围降低了约10%。最后,为了反映真实车辆的状态,设计了1000m左右的赛道,进行实车测试。结果表明,控制系统所分配的附加横摆力矩,能够良好地实现对横摆角速度的实时跟踪,控制算法起到了稳定质心侧偏角的效果,提高了车辆的动态表现,达到了提高赛车稳定性的控制目的。该研究对于分布式独立驱动的赛车提供了控制策略与技术支持,并对提高赛车的性能表现具有一定的参考意义。
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