本文關(guān)鍵詞：基于FSEC的四輪輪轂電機驅(qū)動賽車力矩控制策略研究

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【摘要】：新能源汽車作為汽車行業(yè)目前發(fā)展最快的分支,得到越來越多人的關(guān)注。目前,純電動汽車以及混合動力汽車是新能源汽車中發(fā)展最迅速的兩種車型。純電動汽車以其優(yōu)良的加速性能以及環(huán)保的特點,受到行業(yè)以及消費者的青睞。純電動汽車在消費市場磅礴發(fā)展的同時,純電動方程式賽車也引領(lǐng)著行業(yè)發(fā)展。很多新技術(shù)也首先在賽車中使用。其中,分布式輪轂電機驅(qū)動系統(tǒng)作為一項新技術(shù),已經(jīng)開始在大學(xué)生電動方程式(FSEC-Formula Student Electric China)賽車中得到運用。本文主要是圍繞基于FSEC四輪輪轂電機驅(qū)動系統(tǒng)中的動力分配問題展開研究。本文以我校橫向課題《本田節(jié)能電動賽車關(guān)鍵技術(shù)研究》為依托,以本校已有的大學(xué)生純電動方程式賽車為原型車,對四輪輪轂電機驅(qū)動系統(tǒng)的動力分配問題進行了研究。輪轂電機驅(qū)動的車輛四輪動力輸出具有獨立、連續(xù)、可控以及反應(yīng)快速的特點,并且四輪獨立驅(qū)動系統(tǒng)具有多自由度的特點,其運動必須滿足車輛行駛的穩(wěn)定性要求。針對上述特點,本文首先建立了七自由度非線性汽車模型,在該模型中建立了整車動力學(xué)模型、基于“預(yù)瞄-跟隨理論”的駕駛員轉(zhuǎn)向模型以及基于“魔術(shù)公式”的輪胎模型。根據(jù)原型車的參數(shù),對整車參數(shù)、電機參數(shù)做出了適應(yīng)性的調(diào)整。通過對車輛行駛穩(wěn)定性的研究,本文的控制策略以車輛的質(zhì)心側(cè)偏角和橫擺角速度作為控制目標,以車輛四輪的力矩輸出作為控制變量。在明確了控制原理后,本文設(shè)計了分層控制的控制器策略:上層為基于模糊控制理論的車身運動控制器,將車輛的質(zhì)心側(cè)偏角和橫擺角速度與參考狀態(tài)的偏差作為輸入量,以整車的橫擺力矩以及側(cè)向力作為輸出;下層為基于最優(yōu)控制算法的四輪動力分配控制器,目標函數(shù)的最優(yōu)化目標是輪胎的利用率最小。上層控制器得出整車目標側(cè)向力以及橫擺力矩后,下層控制器將所需的目標力在最優(yōu)目標函數(shù)的分配下,由四輪不同的力矩輸出來實現(xiàn)。最后,基于上述控制策略,本文將控制系統(tǒng)在MATLAB/Simulink中建立模型,并對其進行了仿真驗證。
【關(guān)鍵詞】：輪轂電機 質(zhì)心側(cè)偏角 橫擺角速度 力矩分配
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U469.72
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 緒論8-16
• 1.1 課題背景8
• 1.2 新能源汽車行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀8-10
• 1.3 方程式賽車的發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.4 選題來源11-13
• 1.5 分布式驅(qū)動動力控制研究現(xiàn)狀13-14
• 1.6 本文主要研究內(nèi)容14-16
• 第2章 四輪輪轂電機驅(qū)動賽車動力學(xué)建模16-36
• 2.1 整車模型簡介16-17
• 2.2 車輛動力學(xué)模型17-23
• 2.2.1 整車坐標系、坐標轉(zhuǎn)換、自由度確立17-19
• 2.2.2 車輛7自由度非線性模型動力學(xué)模型19-22
• 2.2.3 車輪運動分析22-23
• 2.3 駕駛員-轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型23-26
• 2.3.1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型23
• 2.3.2 駕駛員-轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型23-26
• 2.4 輪胎模型26-32
• 2.4.1 輪胎選型26-28
• 2.4.2 輪胎的魔術(shù)公式模型28-32
• 2.5 輪胎的滑移率及側(cè)偏角的計算32-33
• 2.6 電機模型33-35
• 2.7 本章小結(jié)35-36
• 第3章 整車操縱穩(wěn)定性及控制策略研究36-58
• 3.1 車輛操縱穩(wěn)定性分析36-37
• 3.2 車輛操縱穩(wěn)定性的控制策略37-43
• 3.2.1 車輛轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性分析37-41
• 3.2.2 車輛操穩(wěn)性控制器結(jié)構(gòu)設(shè)計41-43
• 3.3 上層車身運動控制策略設(shè)計43-57
• 3.3.1 上層控制目標43-45
• 3.3.2 車輛運動狀態(tài)的許可范圍以及參考45-49
• 3.3.2.1 車輛的穩(wěn)定區(qū)域45-48
• 3.3.2.2 參考模型48-49
• 3.3.3 模糊控制理論49-51
• 3.3.4 基于模糊控制的上層車身運動控制策略51-57
• 3.4 本章小結(jié)57-58
• 第4章 下層四輪動力分配控制策略研究58-65
• 4.1 四輪轉(zhuǎn)矩分配的問題闡述58-59
• 4.2 分布式四輪輪轂電機動力分配方法介紹59-61
• 4.3 最優(yōu)控制方法61-64
• 4.3.1 目標函數(shù)61-62
• 4.3.2 控制系統(tǒng)的邊界條件62
• 4.3.3 最優(yōu)函數(shù)的求解62-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 第5章 整車動力學(xué)建模仿真分析65-72
• 5.1 整車動力學(xué)建模65-67
• 5.2 仿真驗證分析67-70
• 5.3 本章小結(jié)70-72
• 第6章 總結(jié)72-74
• 6.1 本文主要工作72
• 6.2 創(chuàng)新與展望72-74
• 致謝74-75
• 參考文獻75-77

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1 本報記者 馬靜t，

本文編號：869611