本文關鍵詞：基于胎內(nèi)測量的分布式驅(qū)動電動車摩擦系數(shù)估計

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【摘要】：輪胎—路面之間的摩擦系數(shù)在傳統(tǒng)車輛控制系統(tǒng)中扮演著非常重要的角色,如自適應巡航控制(ACC)、制動防抱死制動系統(tǒng)(ABS)、驅(qū)動力控制系統(tǒng)(TCS)和穩(wěn)定性控制系統(tǒng)(ESP)等都是基于摩擦系數(shù)對車輛進行控制的。對于分布式驅(qū)動電動車而言,除了上述的控制系統(tǒng)外,其獨特的驅(qū)動形式——每個車輪都作為獨立的驅(qū)動輪,都需要更加準確的估計出每個驅(qū)動輪—路面之間的摩擦系數(shù)。然而,目前對于輪胎與路面間摩擦系數(shù)的估計方法存在很多不足,如車輛在穩(wěn)定行駛情況下,基于觀測器的方法不能更新摩擦系數(shù);緊急工況下,車輛模型輸出結果不精確等等,都會影響估計結果的準確性,因此,本文希望嘗試新的估計辦法以提高估計結果的準確性、實時性。本文針對基于胎內(nèi)測量的分布式驅(qū)動電動車摩擦系數(shù)估計問題展開工作,主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面:首先,對輪胎與路面間摩擦系數(shù)估計的方法進行了回顧,分析了目前方法的主要優(yōu)缺點以及適用范圍,并對智能輪胎測試系統(tǒng)的研究歷史做了簡要介紹。其次,針對基于胎內(nèi)測量系統(tǒng)估計摩擦系數(shù)的研究方法進行了分析,為了驗證胎內(nèi)測量系統(tǒng)的可行性,搭建了胎內(nèi)測量系統(tǒng)以及分布式驅(qū)動電動車整車測試平臺,并進行了恒速、勻加速以及圓周運動等形式的實車實驗。在Matlab中利用多項式擬合輪胎變形曲線,求解出輪胎側向力、回正力矩,驗證胎內(nèi)測量系統(tǒng)的可行性及準確性。隨后,對幾種常見的輪胎模型進行了對比分析,綜合考慮模型的運算速度、精度等因素,最終選擇刷子模型作為本文摩擦系數(shù)估計的輪胎模型。此外,為了提高摩擦系數(shù)估計的魯棒性,提高車輛測量參數(shù)的利用率,提出基于擴展卡爾曼濾波法的估計方案,并將估計結果與刷子估計器進行對比,驗證其方法的合理性。再次,對于分布式驅(qū)動電車而言,輪轂電機的驅(qū)動力矩和轉速不僅可以準確測量的,而且還能精確控制。利用輪轂電機實時信息,建立車輛縱向動力學模型,推導基于刷子輪胎模型的縱向摩擦系數(shù)估計器,可以有效快速的進行縱向摩擦系數(shù)估計。最后,為了更加準確的反映車輛的運動狀態(tài),同時考慮車輛的側向—縱向復合運動情況,以及準確的描述輪胎與路面的接觸運動過程,本文回顧了動態(tài)輪胎摩擦模型,推導了綜合考慮車輛側向運動、縱向運動以及胎體變形的Lu Gre輪胎模型,并嘗試整合該Lu Gre輪胎模型、胎內(nèi)測量系統(tǒng)、輪轂電機實時信息等提高輪胎—路面之間摩擦系數(shù)估計的準確性。
【關鍵詞】：胎內(nèi)測量 刷子模型 輪轂電機 復合工況LuGre輪胎模型
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U469.72
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 課題的背景和意義10-11
• 1.2 摩擦系數(shù)估計研究歷史11-14
• 1.2.1 滑移率曲線斜率法12-14
• 1.2.2 胎面變形法14
• 1.3 智能輪胎的研究概況14-20
• 1.3.1 聲波型“智能輪胎”15-16
• 1.3.2 光學型“智能輪胎”16-17
• 1.3.3 壓電型“智能輪胎”17-18
• 1.3.4 加速度傳感器型“智能輪胎”18-20
• 1.4 主要研究內(nèi)容20-22
• 第二章 輪胎傳感器測量系統(tǒng)22-48
• 2.1 輪胎側向變形分析22-27
• 2.1.1 接地印跡內(nèi)輪胎側向變形22-24
• 2.1.2 輪胎力的解算24-25
• 2.1.3 接地印跡長度25-27
• 2.2 胎內(nèi)測量系統(tǒng)27-35
• 2.2.1 傳感器類型的選取及標定28-31
• 2.2.2 傳感器的安裝31-32
• 2.2.3 測量系統(tǒng)的建立32-35
• 2.3 傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)35-37
• 2.3.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)35-37
• 2.4 實驗分析37-47
• 2.4.1 道路實驗37-38
• 2.4.2 加速度曲線38-44
• 2.4.3 輪胎側向變形曲線44-46
• 2.4.4 輪胎側向力46-47
• 2.5 本章小結47-48
• 第三章 摩擦系數(shù)估計器建立及分析48-62
• 3.1 常用輪胎模型研究48-58
• 3.1.1 冪指數(shù)統(tǒng)一輪胎模型48-50
• 3.1.2“魔術公式”輪胎模型50-51
• 3.1.3 刷子輪胎模型51-57
• 3.1.4 其他輪胎模型57-58
• 3.2 摩擦系數(shù)估計器58-61
• 3.2.1 擴展卡爾曼濾波58-59
• 3.2.2 估計器建立及分析59-61
• 3.3 本章小結61-62
• 第四章 分布式驅(qū)動電動車摩擦系數(shù)估計62-82
• 4.1 輪轂電機外特性62-64
• 4.1.1 電機測試實驗臺63
• 4.1.2 電機外特性曲線63-64
• 4.2 縱向摩擦系數(shù)估計器64-71
• 4.2.1 車輛動力學模型64-65
• 4.2.2 輪胎模型65-68
• 4.2.3 估計理論68-70
• 4.2.4 摩擦系數(shù)估計器70-71
• 4.3 實車實驗71-80
• 4.3.1 輪轂電機數(shù)據(jù)采集71-75
• 4.3.2 實驗分析75-80
• 4.4 本章小結80-82
• 第五章 縱向及側向輪胎摩擦模型整合82-98
• 5.1 動態(tài)輪胎摩擦模型82-86
• 5.1.1 Stribeck特性83-84
• 5.1.2 LuGre輪胎模型84-86
• 5.2 基于LuGre輪胎模型摩擦系數(shù)估計器86-94
• 5.2.1 摩擦系數(shù)估計器建立87-91
• 5.2.2 考慮胎體變形的LuGre輪胎模型91-94
• 5.3 仿真分析與驗證94-97
• 5.4 本章小結97-98
• 第六章 總結與展望98-100
• 6.1 全文總結98
• 6.2 研究展望98-100
• 參考文獻100-106
• 致謝106

【參考文獻】

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本文編號：549902