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原文传递电机式主动稳定杆控制算法研究

论文题名：	电机式主动稳定杆控制算法研究
关键词：	轻型商用车;主动稳定杆;上层控制器;侧倾稳定性;乘坐舒适性
摘要：	主动稳定杆作为抑制车身侧倾的主要工具之一，它能根据车辆的不同侧倾程度实时调整稳定杆两端输出的反侧倾力矩值。主动稳定杆系统可以根据作动器的不同分为电机式主动稳定杆和液压式主动稳定杆两类，电机式主动稳定杆相对液压式主动稳定杆而言，具有响应速度快，集成度高，能效高等优点，较适用于车型较小的车辆上。随着电动车的迅速发展，为了推进主动稳定杆在电动车上的应用，本文选取电机式主动稳定杆作为研究对象。目前，国内外对电机式主动稳定杆系统的控制研究大部分局限于车辆发生较大侧倾的情况，车辆实际行驶过程中，路面及车身等情况都在不断的变化，加上稳定杆本身的性能限制，为了同时满足乘坐舒适性及侧倾稳定性，稳定杆难以达到每个范围内的理想工作状态。　　本文针对某国产轻型商用车，重点研究电机式主动稳定杆控制系统的优化设计。首先，基于MATLAB/Simulink软件建立了14自由度车辆动力学模型及电机作动器模型。为了兼顾乘坐舒适性及侧倾稳定性，根据车辆不同的行驶工况，对侧向加速度及侧倾角进行定量分析，设计了三种工作模式，即主动稳定杆正常工作，电机短接制动以及电机自由转动。当主动稳定杆系统正常工作时，通过仿真分析了外界干扰和参数摄动对车辆的侧倾稳定性有较大的影响，为了提升系统鲁棒性，采用滑模控制算法设计了上层控制器，并将扰动量考虑到控制算法中。下层电机控制采用三环闭环控制，外环为位置环，采用PID控制，中间环为转速环，采用PID控制，内环为电流环，由于永磁直流无刷电机存在转矩脉动大的问题，为了减小系统的能耗，采用最优控制算法设计了电机控制的电流环。在Matlab/simulink中将控制器模型加到原整车及稳定杆模型上，在设定的行驶工况、路面状况等条件下对整车及电机式主动稳定杆系统进行仿真分析。最后，在典型转向工况下对电机式主动稳定杆控制系统进行硬件在环仿真实验研究。　　仿真及实验结果表明，本文提出的电机式主动稳定杆多模式控制策略能兼顾车辆在不同行驶工况下的侧倾稳定性及乘坐舒适性。此外，当车辆发生侧倾时，本文提出的控制器能有效减小车身侧倾角，提升侧倾稳定性，对于外界干扰和参数扰动有较好的鲁棒性，同时，电机输出特性满足要求，系统的能耗得到降低。
作者：	李姣
专业：	车辆工程
导师：	皮大伟
授予学位：	硕士
授予学位单位：	南京理工大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文