原文传递
基于终端滑模理论的轮毂式电动汽车分层直接横摆力矩控制策略研究
| 论文题名： | 基于终端滑模理论的轮毂式电动汽车分层直接横摆力矩控制策略研究 |
| 关键词： | 轮毂式电动汽车;直接横摆力矩控制;终端滑模;分层思想 |
| 摘要： | 传统内燃车导致的能源危机与环境污染问题使电动汽车成为当前的研究热点，其中轮毂式电动汽车(IEV)因其独特的结构与驱动形式受到广泛关注，为提高轮毂式电动汽车在极限工况下的行驶稳定性，本论文提出了基于分层思想的直接横摆力矩控制(DYC)策略。 首先，分析横摆角速度对IEV行驶稳定性的影响，然后基于车辆动力学分析建立二自由度(2DOF)车辆模型得到期望的横摆角速度，在此基础上设计基于分层结构的DYC控制策略。该控制系统分为上层控制和下层控制，上层控制采用传统终端滑模(TSM)控制器输出车辆稳定行驶所需要的附加横摆力矩，确保横摆角速度尽可能的接近理想值，再利用简单的PI控制获得车辆的总纵向力。下层控制中利用力矩分配器将上层控制得到的附加横摆力矩与纵向力合理分配给四个轮毂电机，为扩大DYC作用下的车辆稳定性范围，当IEV执行器无故障运行时，采用基于动态载荷分配的力矩分配器，当IEV执行器出现故障后，采用基于二次规划的重构分配器对剩余驱动力进行最优再分配，得到各轮毂电机对相应车轮施加的力矩值。 其次，针对TSM控制器为抑制系统未知干扰采用过大控制增益而引起的系统抖动问题，提出一种自适应终端滑模(ATSM)控制方法，所提出的ATSM控制器通过结合自适应律与终端滑模技术构成，其特征是使控制器自动搜索满足滑模到达条件的最小增益，令TSM控制器的增益随扰动的变化而变化从而成功抑制系统抖振。为进一步提高DYC鲁棒性，提出一种新型非线性干扰观测器(NDOB)估计系统内外部干扰，将NDOB与上述ATSM控制器结合构成复合直接横摆力矩控制器。 最后，利用车辆专业动力学软件Carsim以及数学软件Matlab对所提算法进行联合仿真试验，在低附着路面上设置不同工况对车辆进行闭环仿真测试，IEV执行器无故障时设计驾驶员开环与闭环两种情况，并进一步区分有无侧向风形成四种工况，有故障时考虑单轮失效和双轮失效两种工况，根据以上工况全面验证各控制器的性能。仿真结果表明所提出的直接横摆力矩控制策略在IEV执行器故障前后均能保证车辆的行驶稳定性，另外，通过分析比对不同控制器作用下DYC的控制效果，发现基于NDOB的ATSM复合控制器在不同工况中表现最佳，不仅能够有效抑制系统抖振而且具备更高的跟踪精度与抗干扰性。 |
| 作者： | 黄蓉 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 丁世宏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
