智能全线控电动车辆是一种利用线控技术控制每个车轮独立驱动、制动和转向运动的新型纯电动汽车,与传统车辆相比具有诸多优势。随着汽车日趋智能化、电动化、线控化及网联化,自主驾驶技术受到了广泛关注,具有灵活特性全线控电动车辆为自主驾驶技术提供了良好的应用平台。底盘综合控制与路径跟踪控制策略是实现智能化全线控电动汽车的技术关键,本研究依托国家自然科学基金资助项目“分布式全线控电动汽车可重构集成控制策略研究”(编号:51505178),研究智能化全线控电动车辆的自主跟踪控制策略。其中,通过相平面分析判断全线控电动车辆状态,并在常规工况中以车辆经济性为主要控制目标,在极限工况以稳定性为主,选取不同的优化目标和约束条件,建立适应全工况下的底盘综合控制策略,然后对路径规划以及跟踪控制进行研究,充分发挥全电控电动车辆优势。具体的研究内容如下:(1)采用分层控制架构实现全线控电动车辆底盘的智能化综合控制:在运动控制层中设计滑模控制算法(SMC)得到车辆目标总力和总力矩;在分配优化层中,在常规工况下基于电机MAP图的能量效率优化分配四个轮毂电机转矩以减少电机功率损耗同时获得再生制动的回收能量,并通过转角分配以减小车轮侧向力从而减少由轮胎磨损引起的损耗;同时根据质心侧偏角的相平面分析判断车辆是否接近极限工况,在极限工况下以最大化车辆稳定性裕度为控制目标,这部分课题组已进行相关研究并取得一定进展,本文不再赘述。(2)考虑各执行器的特性,基于CarSim/Simulink/AmeSim软件搭建了联合仿真的整车模型。首先基于实测电机MAP图对轮毂电机建立简化电机模型,针对转向电机建立了基于三闭环的控制模型,同时建立了基于模糊控制的液压系统模型。考虑到大减速时电机制动转矩不足,采用电液混合制动(EHB)控制策略,并将模糊逻辑方法应用于更高制动强度的ABS控制中。通过CarSim/Simulink/AMEsim联合仿真,结果表明所开发策略可以提高车辆稳定性,反映出各执行器特性并减少电机和轮胎侧滑产生的能量消耗。(3)关于全线控电动车辆的路径规划研究,对各路径规划算法进行概述与优缺点分析,通过综合比较选择人工势场法进行路径规划;并通过修改斥力函数以及斥力方向逐一改进,解决人工势场法存在的目标不可达及局部最优问题;针对全线控电动车辆的高机动性,综合考虑相关运动学和动力学约束,融入车速规划。为验证所提出规划方法的有效性与可行性,在一个规定范围内设定不同障碍物场景进行仿真验证,结果表明,所提出的规划方法可以得到合理的行驶路径,并对生成的路径点进行插值和分段拟合,为跟踪控制提供可实现的位置信息。(4)针对全线控电动车辆的跟踪控制研究,基于模糊控制理论,设计了一种变预瞄距离驾驶员前视行为模型;建立车辆侧向动力学模型以及运动学模型,提出基于曲率计算的跟踪控制算法;针对基于曲率计算的跟踪控制算法的不足,模型预测控制算法被采用,综合考虑车辆约束条件,实时对车辆状态进行预测与反馈优化。最后通过设置不同的仿真工况对比与分析,表明在低速条件下两种控制方法获得的跟踪精度差别不大;随着速度的提高,基于曲率计算的控制精度会降低,尤其进入到曲率很大的弯道需要将速度降到很低,而模型预测路径跟踪控制方法可以根据车辆状态不断调整,表现出更好的控制效果,两种控制算法各有利弊,需要综合考量各方面折中选取合适的控制算法。