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轮边电驱动系统转向控制方法研究
| 论文题名： | 轮边电驱动系统转向控制方法研究 |
| 关键词： | 轮边电驱动系统;转向控制;电动汽车;非线性干扰 |
| 摘要： | 电动汽车由于能量利用效率高、对环境污染小等优势,近年来发展迅速,被认为是未来汽车发展的必然趋势。轮边电驱动车辆是根据电动车本身特点研究的分布式设计电动车,由驱动电机和转向电机集中在车轮轮边组成轮边电驱动系统,通过线控信号直接实现操控功能。由于分布式的动力系统和转向系统与传统燃油汽车有所不同,汽车转向时车轮的协调关系无法直接实现,大多数针对传统车辆研究的转向控制也不适用,所以应用于轮边电驱动车辆的转向控制方法具有一定的意义和研究价值。 本文针对轮边电驱动系统的转向控制研究,首先在对轮边电驱动系统组成结构研究的基础上,根据动力学分析提出了轮边电驱动转向执行机构模型和车辆、车轮模型。根据线控转向原理对转向执行机构模型作出简化,基于Ackermann-Jeantand理想转向模型的分析,根据车辆平稳转向过程两侧主动车轮瞬时转向中心应重合在一点的几何关系,提出了转向时两侧车轮转角和转速的约束方程,对应于本文的两个控制目标——转角协调控制和电子差速控制。 两轮转角协调控制是一类多对象协调控制问题,考虑到两轮转向过程中增加车轮之间的互相影响,提出以两轮之间的轮廓误差为控制目标,基于交叉耦合策略来设计转角协调控制器。首先应该设计低层控制器使单轮能够达到期望的指令转角位置,本文采用PD控制方法,对单轮转动的非线性干扰项回正力矩采用BP神经网络的方法补偿,最后得到了较好的跟踪效果。高层的轮间交叉耦合控制器则在轮廓误差模型的基础上结合PID中间控制器,从而实现两轮的协调关系。基于车辆动力学仿真软件veDYNA的仿真研究得出,在多种工况场合并且车速不过高、转向动作不极限剧烈的情况下,该控制器都起到了很好的作用效果。 两轮转角协调地转动到指令位置的同时,为了平稳转向,内外侧车轮应具有不同的转速,但单纯考虑控制转速忽略路况等影响会使得汽车转向时出现侧滑失稳等现象。本文根据差速器原理,根据车轮运动学原理及路况信息规划出两侧车轮的滑移率之间的约束关系,基于滑模变结构方法设计了适用性更强的电子差速控制器。通过在veDYNA环境中改造的轮边电驱动车辆上仿真分析,电子差速控制器帮助车辆平稳转向,起到了明显作用。但是滑模变结构控制器的抖振问题使得控制器输出的驱动力矩出现激烈的震荡,本文通过准滑模方法增加边界层设置,不断调整其厚度成功消弱了滑模抖振,达到了满意的控制效果。 |
| 作者： | 李壮 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 王彤 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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