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四轮独立驱动电动汽车最优力矩分配策略研究
| 论文题名： | 四轮独立驱动电动汽车最优力矩分配策略研究 |
| 关键词： | 电动汽车;四轮独立驱动;最优力矩;仿真模型;分配算法;分配策略 |
| 摘要： | 汽车的“电动化”和“智能化”是汽车发展的趋势，四轮独立驱动电动汽车（FWID-EV：Four-Wheel-Independent Electric Vehicle）因其独特的结构特点越来越受到人们的重视，它的力矩分配问题是近年来国内外学者研究的热点。FWID-EV具有更高的控制自由度，本文针对FWID-EV的这一特点，结合经典控制算法以及现代智能控制算法，设计了FWID-EV仿真平台并开发出了一整套FWID-EV最优力矩分配策略。本文的设计的最优力矩分配策略分为线性稳定行驶工况下的力矩分配策略和非线性紧急工况下的力矩分配策略。 首先，利用CarSim和Matlab/Simulink搭建了驾驶员闭环控制的FWID-EV联合仿真平台。为了验证FWID-EV联合仿真平台是否精确，详细给出了一套简单实用验证方法，设计了各轮力矩分配控制算法。仿真结果表明，建立的联合仿真模型具有良好的动力性和行驶稳定性，有了这一基础可以保证下一步FWID-EV复杂控制算法的设计的顺利进行。 其次，本文针对线性稳定行驶工况，设计了一套FWID-EV力矩分配策略。为了将能量优化问题放入力矩分配问题，本文基于实验数据建立了驱动电机效率的数学模型，并将FWID-EV力矩分配策略问题转化为约束优化问题。通过约束优化要实现的目标主要有三个：能量损耗尽可能小，操纵稳定性及行驶平顺性良好。为了解决最终形成的复杂的非线性约束优化问题，利用自适应粒子群算法（APSO）来寻找形成的多目标约束优化问题的最优点。 再次，建立了一种FWID-EV在非线性紧急工况下的力矩分配策略。该力矩分配策略由上中下三层控制器组成。上层控制器用来判断当前汽车是否处于稳定状态和每个车轮是否处于滑转状态。中层控制器用来计算所需的牵引力和横摆力矩，下层控制器用来将中层控制器计算的虚拟信号转变为执行器可执行的实际信号。在设计中层控制器时，汽车行驶过程中存在侧向风、传感器噪声等，本文采用的滑模控制算法来保证中层控制系统的稳定性及抗干扰能力。在设计下层控制器时，下层控制器引入了轮胎饱和作为约束条件，本文采用最优分配的方法将力矩分配给四个车轮，最优分配考虑三个条件：道路状况、轮胎附着利用率及电机可提供的最大转矩限制。 最后，本文在建立的FWID-EV仿真平台上来验证设计的最优力矩分配策略。实验结果表明，与平均分配力矩相比，本文所设计的线性稳定行驶工况下的力矩分配策略可以改善FWID-EV的燃油经济性，操纵稳定性和行驶平顺性，所提出的非线性紧急工况下的力矩分配策略可以将转矩合理的分配给四个车轮的同时保证汽车的稳定性。本文所做的研究对控制理论的发展及电动汽车控制系统设计具有一定的价值。 |
| 作者： | 林肖 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 郭烈 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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