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基于加速度传感器电动车新型扭矩包络控制
| 论文题名： | 基于加速度传感器电动车新型扭矩包络控制 |
| 关键词： | 加速度传感器;电动车;包络控制;扭矩分配规则 |
| 摘要： | 包络控制是一种运算简单的控制方法，仅根据最大值对输出量进行截止。在本文介绍的电动车扭矩包络控制方法中，扭矩的最大值是动态变化的，其具体数值由加速度传感器反馈，刚体的平面运动动态，以及预设的扭矩分配规则计算得到。设计此控制方法的目的在于探索一种新的判定车辆可控性的途径，简化控制算法中的实时运算，同时增加算法针对噪音的鲁棒性。基于这些改善，车辆动态控制算法的复杂度能够降低，所依赖的硬件要求也更低，从而使车辆控制更易于调教，且成本更低。最终使控制算法更接近于普及化。 本文详细介绍此控制算法的原理，结构以及仿真效果。首先对轮胎与地面作用力特性进行分析，得到结论：轮胎在纵向和横向上可控或者失控是同步的。基于此结论，难以观测的车辆横向稳定性可以通过车辆纵向特性进行推测。其次对平面运动刚体的动态特性进行讨论，主要基于车轮结构的特性，分析车辆的纵向和横向加速度产生条件以及对整车动态作用上的差异。根据这部分结论，确定控制策略的第一步为确保车辆运行中始终能够获得足够的横向加速度。然后在纵向加速度方面，建立用于实时确定整车扭矩的包络算法，在理论上对其进行推论，并且在理想化的模型中进行验证。最后基于提高鲁棒性的原则，制定将整车扭矩分配到各个车轮上的规则。完整的控制算法由：确保足够的横向加速度；实时确定整车包络扭矩；扭矩分配规则，这三部分组成。控制算法的效果通过仿真结果进行验证。 仿真测试在一个基于Simulink的电动车仿真模型上进行。仿真模型中，整车运动为平面内运动，包含3个自由度，即x，y平动以及横摆转动，车辆模型中包括1个前轮转向自由度，4个车轮的独立旋转自由度，以及2个由整车加速度产生的载荷偏移自由度。车辆四轮轮胎模型采用Magic Formula模型进行描述。仿真案例设置为多种不同情况的极限状态，分别针对变化的路面状态，变化的转向状态，以及传感器噪音的影响。通过这些案例测试控制算法在极限状态下的能否达到预期效果，以检验其有效性，高效性，以及鲁棒性。 理想的包络控制的设计宗旨是：当且仅当某部分扭矩超出安全极限，这部分扭矩会被截止。 |
| 作者： | 许阳 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 马澄斌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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