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轮毂电动车质心侧偏角估计方法研究
| 论文题名： | 轮毂电动车质心侧偏角估计方法研究 |
| 关键词： | 电动汽车;轮毂驱动;侧偏角估计;LPV模型 |
| 摘要： | 轮毂电动车改变了车辆的底盘结构和驱动方式，代表着未来电动车的发展趋势。质心侧偏角是轮毂电动车横摆稳定控制的重要参数。受成本和技术制约，质心侧偏角不能通过传感器直接测量，需通过估计方法得到。本文针对轮毂电动车质心侧偏角估计方法进行研究，具有理论与实际意义。考虑到全工况下车辆具有动态变化大，线性和非线性交互呈现的特性，使得建模复杂，估计器设计困难和计算量大。为此，本文对全工况下的车辆非线性动态特征进行了分析，给出了表征不同动态特征的工况分解方法。并基于此设计了轮毂电动车质心侧偏角估计方法，满足全工况下的质心侧偏角估计需求。 本研究针对车速较低，高路面附着系数以及小转向角工况，进行质心侧偏角估计方法的研究。其原因在于该工况下车轮侧向力表现为线性和弱非线性，以使得可用线性估计器设计方法解决侧偏角估计问题。根据Dugoff轮胎模型和车身动态模型建立了描述纵向、横向和横摆运动的车辆动力学模型。通过对模型中非线性项的简化，得到了一种侧偏角估计LPV模型。采用参数依赖 Lyapunov稳定性理论设计了满足实时计算需求的质心侧偏角LPV估计器。高精度车辆动力学仿真软件veDYNA下的仿真结果表明本文设计的估计器是有效的。针对极限工况下车辆轮胎侧向力具有饱和非线性特性，使得侧偏角估计精度差的问题，采用分段仿射方法进行侧向力建模，结合描述质心横摆率和侧偏角的双轨模型，建立了描述车轮饱和非线性动态特性的分段仿射车辆动力学模型。为便于实时计算，考虑了估计器设计的复杂性，基于切换系统全局 Lyapunov函数设计了质心侧偏角PWA估计器。通过高车速、不同路面附着系数和不同转向角等多工况的仿真，验证了所设计的PWA估计器能够准确地估计出质心侧偏角。对所设计的LPV和PWA估计方法进行了工况适应性分析，以检验其适用范围。给出了以前后车轮侧向力是否饱和为依据，通过计算侧偏角识别车轮状态的估计器切换融合策略。通过多工况的仿真，检验了给出的融合策略的有效性。 |
| 作者： | 石小婷 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 宁永臣 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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