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基于变传动比的电动汽车主动前轮转向AFSM控制策略研究
| 论文题名： | 基于变传动比的电动汽车主动前轮转向AFSM控制策略研究 |
| 关键词： | 电动汽车;主动前轮转向系统;变传动比;观测器;滑模控制 |
| 摘要： | 随着汽车社会飞速发展，国民拥有汽车总量不断上升，与此同时交通事故逐年攀增，尤其是在汽车转向过程中，常出现侧滑失稳现象而引起严重的安全隐患。为了有效提高车辆行驶安全性和转向舒适性，本文以轮毂式电动汽车为被控对象，对汽车转向系统进行深入研究，以变传动比为前提，提出一种轮毂式电动汽车主动前轮转向控制方案。 首先，以车辆动力学分析为理论依据，在此基础上建立车辆模型并设计汽车主动前轮转向控制策略。该控制策略主要由三个部分组成：（1）改变传统的固定传动比模式，根据横摆角速度增益提出可变传动比控制方案，并通过遗传算法及高斯函数优化设计，使得曲线更符合实际驾驶习惯，该方案可以更好地解决方向盘“轻”与“灵”的矛盾，提高驾驶员的行车舒适性；（2）针对电动汽车主动前轮转向系统模型不确定性的问题，基于二自由度模型，构建观测器得到扰动和质心侧偏角估计值，为主动前轮转向控制器提供精确的补偿量；（3）根据本研究的控制目标，提出主动前轮转向PI控制器、二阶滑模控制器，以提高系统的转向性能。 其次，针对电动汽车主动前轮转向系统模型具有时变特性、PI跟踪精度不够高、滑模算法的抖振难以避免的问题，设计一种主动前轮转向自适应模糊滑模控制算法，之后基于李雅普诺夫理论对所设计系统的稳定性进行分析。此方案利用自适应算法实时更新模糊系统参数，从而有效地减小跟踪误差，不仅抖振得以削弱，而且主动前轮转向系统的鲁棒性也得到进一步提高。 最后，在Carsim中构建整车模型，Matlab/Simulink中搭建主动前轮转向系统模型，实现联合仿真。在有无侧风干扰的情况下进行闭环和开环仿真测试，结果显示，提出的前轮转向控制策略能够保证车辆的行驶安全性和稳定性，并且通过对不同的前轮转向控制器仿真效果进行比较分析，发现基于自适应模糊滑模算法的主动前轮转向控制器在不同工况中都具有更为优异的表现，其不仅降低了传统滑模控制器带来的高频抖振，而且提高了主动前轮转向系统的跟踪精度和抗干扰能力。 |
| 作者： | 田甜 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 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： | 2021 |
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