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基于最优分配的四轮独立驱动电动汽车容错控制研究
| 论文题名： | 基于最优分配的四轮独立驱动电动汽车容错控制研究 |
| 关键词： | 四轮独立驱动电动汽车;容错控制;滑模控制;最优分配 |
| 摘要： | 汽车工业革命在推动经济发展的同时，也导致了能源危机和环境污染的问题。为了应对能源以及环境带来的双重压力，电动汽车已成为当今研究的热点。其中，四轮独立驱动(4WID)电动汽车(EVs)由于其在节能环保性能上比传统汽车具有无可比拟的优势，因而受到广大学者的关注。 4WID电动汽车用四个轮毂电机驱动车轮，每个车轮的驱动力或制动力都可以进行独立的控制，提高了车辆的操控性。然而，4WID电动汽车由于执行机构的增多，故障发生的概率也大大增加。当轮毂电机发生故障时，如果没有相应的控制策略，车辆将会跑偏甚至失去稳定，严重威胁着驾驶员的安全。因此急需相应的容错控制(FTC)策略。 本文针对4WID电动汽车执行器故障情况，以保障车辆的稳定为目的，提出了基于最优分配的容错控制算法，用于对四个轮毂电机的输出力矩进行优化分配。 首先，介绍了4WID电动汽车的发展现状和特点，转矩分配技术现状并分析了现有的容错控制现状。推导了4WID电动汽车七自由度(7DOF)车辆模型，并在此基础上对其进行简化得到车辆二自由度(2DOF)模型，对其输出参考值进行了分析。 其次，在分析了横摆角速度对车辆稳定性影响的基础上，设计了具有双层结构的容错控制策略。上层采用非奇异快速终端滑模(NFTSMC)对横摆角速度进行跟踪控制；下层采用二次规划算法设计分配控制策略来实现力矩的再分配，以确保故障下车辆的稳定性，并根据执行器是否超限设计了两种故障分配策略。完成了对容错控制的整体设计。 然后，基于Simulink和车辆动力学仿真软件CarSim，在多种工况、不同故障情况下，对容错控制算法进行了仿真验证，仿真结果表明了本文设计的容错控制算法的正确性。 最后，搭建了4WID电动汽车实验平台，并基于半实物仿真系统dSPACE对车辆进行了容错实验验证。仿真结果和实验结果证明了本文所设计的容错控制策略能对发生执行器故障的车辆进行有效的控制。 |
| 作者： | 王洋 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 刘国海 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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