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线控四轮独立驱动电动汽车转向失效容错控制研究
| 论文题名： | 线控四轮独立驱动电动汽车转向失效容错控制研究 |
| 关键词： | 电动汽车;转向失效;容错控制;独立驱动;PID控制 |
| 摘要： | 在能源危机和环境污染的双重压力下，电动汽车作为解决这两个问题的有效途径受到越来越多的关注。其中，线控四轮独立驱动的电动汽车因每个车轮可独立控制，更易于实现复杂的运动控制，为整车性能的提升提供了更大的空间，成为汽车动力学研究和世界范围内汽车技术发展的趋势。尽管电动汽车技术日渐成熟，但其安全性、可靠性仍是关注的重点。本文针对线控四轮独立驱动电动汽车的转向失效容错控制问题进行了研究，主要研究工作包括： 首先，建立线控四轮独立驱动电动汽车的仿真模型。考虑车辆纵向、横向、横摆以及四个车轮的旋转运动，建立了整车七自由度模型并联合魔术轮胎模型利用MATLAB\Simulink搭建整车仿真模型。通过两种工况的仿真分析，并与Carsim软件的仿真结果进行对比，验证了车辆动力学模型的准确性。 其次，对车辆关键状态参数估计进行了研究。基于扩展卡尔曼滤波的方法，考虑轮胎的侧偏特性，对车辆关键状态参数进行了估计，并在特定工况下进行了仿真验证。 之后，研究了转向失效容错控制策略。基于过驱动系统冗余控制的思想，建立转向失效容错控制整体架构，主要包括驾驶员模型、上层运动控制器和下层控制分配器。基于预瞄最优侧向加速度模型，结合模糊控制和传统PID控制的特点，建立模糊—PID驾驶员模型以得到车辆期望运动状态；基于滑模控制理论设计运动控制器得到总体虚拟控制量；下层控制分配器以降低轮胎利用率，提高轮胎附着裕度为控制目标，以优化分配模式和轴载比例分配两种模式协调工作，合理分配期望横摆力矩到四个轮毂驱动电机。考虑到车辆转弯时的垂向载荷转移，在优化分配过程中，依据侧向重心转移量实时调整优化目标权重。 最后，为了验证本文提出的车辆容错控制策略的有效性，设计了基于高附着阶跃转向失效工况、低附着双移线转向失效工况进行了仿真分析。仿真结果表明，本文提出的容错控制策略能够在转向失效的情况下，确保车辆实现驾驶员的期望响应，提高了故障后的行驶安全性。 |
| 作者： | 张延鹏 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 卢少波;来飞 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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