發(fā)布時間：2018-04-26 17:21

  本文選題：輪轂式電動汽車 + 有限時間控制��； 參考：《江蘇大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：為了提高車輛在危險工況下的行駛穩(wěn)定性,本文以輪轂式電動汽車(IEV)為被控對象,基于滑模變結(jié)構(gòu)控制和非線性擾動觀測理論,提出了一種切實可行的直接橫擺力矩控制策略。首先,本文對輪轂式電動汽車進行動力學(xué)分析,并在此基礎(chǔ)上,考慮橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角對車輛橫擺運動的影響,同時利用二自由度車輛模型得到期望的橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角,最終確定了直接橫擺力矩控制策略。該控制策略主要由質(zhì)心側(cè)偏角觀測器、直接橫擺力矩控制器以及力矩分配控制器三部分組成:(1)基于線性二自由度車輛模型,應(yīng)用二階滑模觀測理論構(gòu)建狀態(tài)觀測器得到車輛質(zhì)心側(cè)偏角的估計值;(2)利用滑模控制理論,設(shè)計了傳統(tǒng)滑模直接橫擺力矩控制器,其主要作用在于保證車輛橫擺角度和質(zhì)心側(cè)偏角的實際值在有限時間內(nèi)跟蹤上其期望值,并輸出車輛穩(wěn)定運行所需的附加橫擺力矩;(3)采用動態(tài)載荷分配方法,建立力矩分配器對附加橫擺力矩進行分配,得到四個輪轂電機對相應(yīng)車輪施加的力矩大小。其次,針對傳統(tǒng)滑�？刂浦写嬖诘亩墩瘳F(xiàn)象,提出了二階滑模控制方法。該方法是通過對滑模變量進行二次求導(dǎo),從而得到控制輸入的導(dǎo)數(shù),再將控制輸入的導(dǎo)數(shù)看作虛擬輸入,同時根據(jù)二階滑�？刂品椒▉碓O(shè)計控制率。這就意味著設(shè)計的虛擬控制器是不連續(xù)的,而實際的控制器作為虛擬控制器的積分是連續(xù)的,因此從根本上解決了傳統(tǒng)控制中的抖振問題。接著為了避免二階滑�？刂破髦锌刂圃鲆孢x取過大,本文結(jié)合非線性擾動觀測和二階滑�？刂萍夹g(shù),進一步提出了一種復(fù)合的二階滑模直接橫擺力矩控制器。最后,通過CarSim建立整車模型,MATLAB/Simulink搭建直接橫擺力矩控制系統(tǒng),并將CarSim和MATLAB/Simulink進行聯(lián)合仿真試驗。本文主要針對有無側(cè)向風擾動兩種情況下,分別在低附著路面上對車輛進行雙移線閉環(huán)仿真測試。仿真結(jié)果表明,本文提出的直接橫擺力矩控制策略能夠保證車輛的行駛穩(wěn)定性,同時對四種直接橫擺力矩控制器的控制效果進行了比較分析后發(fā)現(xiàn),基于擾動觀測的二階滑模控制器表現(xiàn)最佳,其不僅消除了傳統(tǒng)滑�？刂破髦写嬖诘亩墩駟栴},而且具備更強的魯棒性和精確性。
[Abstract]:In order to improve the driving stability of vehicles under dangerous conditions, a practical direct yaw torque control strategy is proposed based on sliding mode variable structure control and nonlinear disturbance observation theory, taking the wheel hub electric vehicle (IEV) as the controlled object. First of all, the dynamic analysis of wheel hub type electric vehicle is carried out, and on this basis, the influence of yaw angular velocity and side deflection angle of mass center on vehicle yaw motion is considered. At the same time, the desired yaw velocity and the lateral deflection angle of the center of mass are obtained by using the two-degree-of-freedom vehicle model, and the direct yaw torque control strategy is finally determined. The control strategy is mainly composed of three parts: a mass center side angle observer, a direct yaw torque controller and a torque distribution controller. The control strategy is based on a linear two-degree-of-freedom vehicle model. The second order sliding mode observation theory is used to construct the state observer to get the estimated value of the side deflection angle of the vehicle's mass center. Using the sliding mode control theory, the traditional sliding mode direct yaw torque controller is designed. Its main function is to ensure that the actual value of the vehicle yaw angle and the side deflection angle of the center of mass track its expected value in a limited time, and to output the additional yaw torque required for the stable operation of the vehicle and adopt the dynamic load distribution method. The torque distributor was established to distribute the additional yaw torque and the torque applied by the four hub motors to the corresponding wheels was obtained. Secondly, the second order sliding mode control method is proposed to solve the chattering phenomenon in the traditional sliding mode control. In this method, the derivative of the control input is obtained by quadratic derivation of the sliding mode variable, then the derivative of the control input is regarded as the virtual input, and the control rate is designed according to the second-order sliding mode control method. This means that the designed virtual controller is discontinuous, and the actual controller as the integral of the virtual controller is continuous, so the buffeting problem in the traditional control is solved fundamentally. Then, in order to avoid the excessive selection of the control gain in the second-order sliding mode controller, a compound second-order sliding mode direct yaw torque controller is proposed by combining the nonlinear perturbation observation and the second-order sliding mode control technique. Finally, the whole vehicle model is established by CarSim, and the direct yaw torque control system is built by MATLAB / Simulink, and the CarSim and MATLAB/Simulink are combined to simulate the system. In this paper, the vehicle with or without lateral wind disturbance is simulated and tested on the low adhesion road. The simulation results show that the proposed direct yaw torque control strategy can guarantee the vehicle running stability. At the same time, the control effects of four kinds of direct yaw torque controllers are compared and analyzed. The second-order sliding mode controller based on perturbation observation performs best, which not only eliminates the buffeting problem in the traditional sliding mode controller, but also has stronger robustness and accuracy.
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：U469.72;TP273

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 毛亮亮;周凱;王旭東;;永磁同步電機變指數(shù)趨近律滑模控制[J];電機與控制學(xué)報;2016年04期

2 趙國榮;韓旭;胡正高;馬晨;孫聰;;基于模糊滑模方法的雙舵控制導(dǎo)彈制導(dǎo)控制一體化[J];控制與決策;2016年02期

3 陳慧;高博麟;徐帆;;車輛質(zhì)心側(cè)偏角估計綜述[J];機械工程學(xué)報;2013年24期

4 張金柱;張洪田;孫遠濤;;電動汽車穩(wěn)定性的橫擺力矩控制[J];電機與控制學(xué)報;2012年06期

5 楊養(yǎng)戶;;電動汽車輪轂電機技術(shù)[J];汽車維修;2012年03期

6 王偉達;張為;丁能根;李宏才;;汽車DYC系統(tǒng)的二階滑�？刂芠J];華南理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年01期

7 熊璐;余卓平;姜煒;蔣造云;;基于縱向力分配的輪邊驅(qū)動電動汽車穩(wěn)定性控制[J];同濟大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2010年03期

8 郭孔輝;付皓;丁海濤;;基于擴展卡爾曼濾波的汽車質(zhì)心側(cè)偏角估計[J];汽車技術(shù);2009年04期

9 朱紹中;姜煒;余卓平;張立軍;;基于控制分配的輪轂電機驅(qū)動電動車穩(wěn)定性控制仿真研究[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報;2008年18期

10 余卓平;姜煒;張立軍;;四輪輪轂電機驅(qū)動電動汽車扭矩分配控制[J];同濟大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2008年08期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 武冬梅;分布式驅(qū)動電動汽車動力學(xué)控制機理和控制策略研究[D];吉林大學(xué);2015年

2 劉偉;基于質(zhì)心側(cè)偏角相平面的車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)研究[D];吉林大學(xué);2013年

3 陳禹行;布式驅(qū)動電動汽車直接橫擺力矩控制研究[D];吉林大學(xué);2013年

4 李鵬;傳統(tǒng)和高階滑�？刂蒲芯考捌鋺�(yīng)用[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 莫遠秋;基于滑模觀測器的高速永磁同步電機無傳感器技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

2 汪杰;四輪轂電機驅(qū)動車輛轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性控制[D];北京理工大學(xué);2015年

3 楊康;汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)（ESP）控制策略的研究[D];燕山大學(xué);2014年

4 王勃;無傳感器感應(yīng)電機無抖振高階終端滑模控制的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

5 劉艷昭;混合動力車載電機直接轉(zhuǎn)矩控制算法試驗研究[D];吉林大學(xué);2012年

6 何錚斌;轉(zhuǎn)向工況下四輪驅(qū)動汽車扭矩分配控制研究[D];重慶大學(xué);2012年

7 徐明法;基于最優(yōu)滑�？刂评碚摰能囕v穩(wěn)定性控制策略研究[D];吉林大學(xué);2011年

8 楊峰;基于Excel Solver的常用穩(wěn)態(tài)輪胎模型參數(shù)辨識[D];吉林大學(xué);2011年

9 姚國成;汽車穩(wěn)定性控制策略的仿真研究[D];吉林大學(xué);2007年

10 李琳;滑模變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)抖振抑制方法的研究[D];大連理工大學(xué);2006年

，

本文編號：1806941