基于双率采样状态反馈控制的电动汽车整车稳定技术研究

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汽车安全一直以来都是人们非常关注的问题。随着汽车电子控制技术的不断发展和汽车控制理论的不断更新,现代汽车将变得更加安全智能环保。电动汽车更加节能环保,但也面临着众多技术瓶颈。轮毂电机驱动的电动汽车由于电机和车轮捆绑一体,其单个车轮的质量很大,虽然在驱动上更加灵活,但在经济性和稳定性控制上还有很大的发展空间。与传统的整车稳定性控制相似,轮毂电机电动汽车也可通过采用直接横摆力矩控制整车稳定。由于轮毂电机电动汽车的天然优势,四轮力矩分配控制策略可以更好的运用在轮毂电机电动汽车上。随着采样控制系统技术和传感器的成熟完善,整车稳定控制技术也在不断发展。本文将运用双率采样控制系统的状态反馈控制同时结合四个轮毂电机的转矩分配控制策略来控制整车的稳定性。主要研究内容如下:(1)总结专家学者在汽车稳定性控制方面的研究,确定了控制变量和控制方案,建立汽车七自由度模型和车辆的理想跟踪模型,以便为后续控制器的设计提供模型基础和方案基础。(2)汽车横摆角速度和质心侧偏角是稳定性控制重要的两个控制变量。本文针对横摆角速度和质心侧偏角采样周期不同步问题,提出了双率采样控制策略,设计双率采样控制器,并对设计的控制器进行李雅普诺夫稳定性证明。使用MATLAB软件仿真分析控制器的控制效果。传感器输出的控制变量参数通过双率采样控制器反馈控制,输出实时的控制车身稳定的直接横摆力矩。双率采样控制系统也是整车稳定性控制的上层控制系统。(3)根据上层控制系统确定的稳定性控制直接横摆力矩,针对不同的车辆行驶工况,设计了基于稳定性和基于经济性两种力矩分配策略的下层控制器来控制车辆稳定行驶。本文根据横摆角速度大小确定车辆的行驶工况,基于加权最小二乘法的控制算法得到四个车轮转矩的最优解。(4)基于双率采样控制器和四轮力矩分配控制系统在Simulink中进行软件仿真,与理想车辆跟踪模型得到的理想值相比。最后通过Carsim和Simulink联合仿真,与Carsim自带的控制模型进行比较仿真结果,验证了所设计的控制器的控制效果。
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