考虑驱动电机失效的分布式驱动电动汽车稳定性控制研究

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分布式驱动电动汽车因其独特的底盘布置形式和底盘构造拥有巨大的控制优势,但随着车辆执行器的不断增多,执行器失效对车辆的安全威胁日益增大,为提高车辆的行驶稳定性和安全性,对分布式驱动电动汽车驱动电机失效下的稳定性控制问题展开相关研究。针对分布式驱动电动汽车执行器未失效状态下的稳定性控制问题,提出了一种分层架构下的稳定性控制策略。在上层控制器中,基于滑模控制算法对车身姿态进行跟踪,获得了车辆行驶所需的期望力与力矩;在下层控制器中,将车辆行驶工况划分为直行工况和转向工况,并分别设计了基于轮胎垂直载荷的轮胎力比例分配方法和基于最小轮胎利用率平方和的轮胎力分配方法。该控制器实现了车辆在执行器未失效状态下的稳定性控制,提升了车辆在行驶过程中的稳定性和安全性。针对分布式驱动电动汽车驱动电机失效状态下的稳定性控制问题,设计了车辆容错控制器。针对可补偿失效工况和车辆行驶工况,分别设计了基于规则的容错控制策略和基于重构控制分配的容错控制策略。为保证车辆工况的准确切换,分析了车辆系统的连续事件和离散事件,基于混杂理论建立了多工况切换控制器,增强了车辆工况切换的准确性与稳定性,综合提升了车辆的行驶稳定性和容错性能。为验证稳定性控制器和容错控制器的有效性,基于MATLAB/Simulink建立了仿真模型,在车辆执行器未失效和驱动电机失效等多种工况下进行了仿真验证。仿真结果表明,与简单控制对比,稳定性控制能够更好的跟踪车辆驾驶期望,提升了车辆理想姿态跟踪精度,保持了良好的车身姿态,提升了车辆行驶过程中的稳定性。在驱动电机失效仿真验证中,容错控制器和多工况切换控制器能够在车辆驱动电机失效后快速响应,准确切换车辆工况和容错控制策略,保持车辆的期望行驶姿态,提升了车辆在驱动电机失效后的行驶稳定性和安全性,证明了容错控制器的有效性。
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