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原文传递汽车牵引力控制器的研究与开发

论文题名：	汽车牵引力控制器的研究与开发
关键词：	牵引力控制;PID控制;阶梯增压逻辑;滑模控制;实车试验;汽车工程
摘要：	汽车保有量的增多，道路交通事故的频发，车辆行驶安全性受到更多的关注。牵引力控制系统（TCS）通过调节发动机输出力矩和驱动轮轮缸压力等方式，对汽车起步和加速过程中出现的驱动轮过度滑转加以限制，提高复杂路面工况下汽车的加速能力和行驶稳定性。　　以某前轮驱动乘用车为研究对象，设计了包含路面工况识别层、TCS控制层和执行机构层的TCS分层控制策略。工况识别层实现对均一低附和对开路面的判断。TCS控制层输出期望的发动机力矩和制动干预压力，基于改进式PID算法和阶梯增压逻辑设计了TCS控制层；引入阶梯增压逻辑，对PID计算的期望压力进行修正。执行机构层实现发动机输出力矩和轮缸压力跟随期望值。　　轮速信号是TCS控制的基础，基于卡尔曼滤波算法对轮速信号进行滤波处理；设计了底层压力控制模块实现轮缸压力对TCS控制层期望压力的跟随，并分别通过实车试验验证。基于MC9S12XS128微控制器设计开发了TCS控制器的硬件电路模块和控制软件，实现TCS控制器的信号采集与处理、控制决策和驱动执行机构等功能。　　作为理论分析，运用滑模变结构理论设计了TCS滑模控制器，实现对驱动轮滑转的控制。利用Matlab/simulink和Carsim仿真平台，分别对基于改进式PID和基于滑模控制算法的TCS控制器进行离线仿真分析，并对比了两种控制算法在水平均一低附和对开路面下的牵引力控制效果。通过仿真验证了改进式PID和阶梯增压逻辑控制算法的有效性，并初步匹配了部分控制参数，为控制器的实车试验做了较好的准备。　　对基于改进式PID算法和阶梯增压逻辑的TCS控制器进行实车道路匹配试验。水平、坡道均一低附和对开路面道路试验结果表明，发动机力矩和制动压力的控制实现了对驱动轮过度滑转的限制，同时试验车辆在水平和坡道路面的起步加速能力得到了一定程度的提高，验证了算法的有效性。　　在对汽车牵引力控制技术研究的基础上，设计开发了TCS控制器。离线仿真与实车试验结果显示，该控制器可较好地实现对驱动轮滑转的控制，提高试验车辆在复杂路面工况下的加速性能。
作者：	孙俊
专业：	车辆工程
导师：	过学迅
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文