基于终端滑模的纯电动汽车转矩控制方法的研究

【摘要】：节能、安全、环保的理念是汽车可持续发展重要内容,目前发展潜力最大的新能源汽车无可否认的当属电动汽车。在汽车不断发展的同时,社会问题也日益突出,其中安全性是大家最先关注的话题。本文在基于国内外汽车横摆稳定性控制研究领域的成果上进行了系统的分析研究。本文依据分布式电动汽车的整车动力学结构,结合整车通过多传感器采集得到的相关数据,在MATLAB/Simulink环境下,建立整车模型,包括线性二自由度车辆模型、H.B.Pacejka轮胎、电机模型等。通过分析车辆状态与稳定性的关系,确立了两个重要控制变量参数即汽车质心侧偏角和横摆角速度来作为衡量车辆稳定性的重要因素,在此基础上,基于滑模变结构控制理论设计汽车横摆稳定控制器,将控制变量参数的实际值与理想值的偏差作为控制器的输入,决策出车辆稳定行驶的需求横摆力矩。考虑到外界干扰因素、抖阵等问题影响控制器稳定性能,提出自适应终端滑模控制理念,采用RBF网络对不确定项进行自适应辨识,使不确定干扰项有界,终端滑模控制可以让系统在有限时间内快速收敛为零,削弱抖阵现象。最终由横摆稳定性控制器决策出保证车辆稳定性的总的需求横摆力矩,再基于二次规划法对总的需求横摆力矩进行四个车轮转矩分配,实现车辆稳定性行驶。最后,在MATLAB/Simulink环境下,以ve DYNA仿真平台为基础,本文开发了纯电动汽车稳定性控制系统在环仿真试验平台,将滑模变结构控制策略和RBF自适应终端滑模变结构控制策略进行仿真对比分析,证明本文所提出两种控制策略都具备有效性,后者的控制效果更佳。同时,基于Matlab/Simulink在环仿真平台进行整车控制系统仿真实验能够避免在实车试验过程中所造成过多时间和费用等方面的资源浪费。 【关键词】：稳定性 转矩分配 自适应终端滑模 veDYNA
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-16
• 1.1 课题的来源及意义7-8
• 1.2 纯电动汽车概述8-10
• 1.2.1 纯电动汽车定义8
• 1.2.2 纯电动汽车的结构8-9
• 1.2.3 纯电动汽车的优点9-10
• 1.2.4 纯电动汽车发展的问题和难点10
• 1.3 纯电动汽车稳定性控制国内外研究现状10-14
• 1.3.1 国外纯电动汽车稳定性控制研究11-12
• 1.3.2 国内纯电动汽车稳定性控制研究12-14
• 1.4 本文的主要研究内容14-16
• 第二章 纯电动汽车动力系统仿真建模16-26
• 2.1 整车动力学模型的建立16-18
• 2.1.1 整车运动分解16-17
• 2.1.2 七自由度整车模型17-18
• 2.2 整车建模参数18-19
• 2.3 理想跟踪模型的建立19-21
• 2.4 轮胎模型21-22
• 2.5 电机模型22-25
• 2.6 本章小结25-26
• 第三章 基于滑模控制器的汽车稳定性控制26-37
• 3.1 滑模变结构控制的基本原理26-30
• 3.1.1 滑模变结构控制的定义26-27
• 3.1.2 滑动模态的存在性27-28
• 3.1.3 滑模变结构控制的特点28-29
• 3.1.4 滑模变结构控制系统的抖振问题29-30
• 3.2 车辆稳定性控制系统的设计30-34
• 3.2.1 控制变量的选择30-31
• 3.2.2 控制系统结构框图31-32
• 3.2.3 理想质心侧偏角和横摆角速度32
• 3.2.4 基于滑模控制器的车辆稳定性控制系统32-34
• 3.3 基于二次规划法转矩分配34-36
• 3.3.1 二次规划控制分配方法34-35
• 3.3.2 二次规划法的转矩分配35-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第四章 基于自适应终端滑模控制器的汽车稳定性控制37-45
• 4.1 控制系统结构框图37-39
• 4.2 基于终端滑模变结构控制的汽车稳定性控制39-40
• 4.3 基于RBF网络最小参数学习法的自适应终端滑模控制系统40-44
• 4.3.1 RBF网络模型40-42
• 4.3.2 RBF网络自适应终端滑模控制42-44
• 4.4 本章小结44-45
• 第五章 基于veDYNA在环系统的仿真验证45-59
• 5.1 Tesis DYNAware软件45-46
• 5.2 veDYNA仿真模型46-49
• 5.3 典型工况下整车仿真模型49-58
• 5.3.1 阶跃转向工况50-54
• 5.3.2 正弦延迟工况54-58
• 5.4 本章小结58-59
• 第六章 全文总结和展望59-61
• 6.1 全文总结59-60
• 6.2 研究展望60-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-65
• 作者简介65
• 攻读硕士学位期间研究成果65

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