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四轮轮边电机驱动赛车稳定性控制研究
| 论文题名： | 四轮轮边电机驱动赛车稳定性控制研究 |
| 关键词： | 四轮轮边电机驱动赛车;分布式驱动;横摆稳定性;状态估计;扭矩分配控制 |
| 摘要： | 近年来，随着方程式赛车大赛不断发展，参赛赛车的种类变得多样化，纯电动赛车随之兴起，分布式电机驱动赛车的横摆稳定性控制问题受到了业内人士的广泛关注。本文以我校HRT车队的电动赛车为原型，围绕着分布式电机驱动赛车的稳定性控制问题展开了深入的研究。 本文分析了分布式驱动赛车的动力学特性，建立了包括轮胎载荷转移模型、侧偏角模型、滑转率模型和轮心速度模型在内的七自由度非线性整车模型以及魔术公式轮胎模型，通过与CarSim输出结果的比较，验证了所建模型的精确性和可用性。 考虑到横摆角速度和质心侧偏角对稳定性控制的重要影响，而实际赛车行驶过程中却很难测量这两个量，因此在无迹卡尔曼算法的基础上设计了状态识别观测器，通过仿真证明了该观测器能够有效估计实际的横摆角速度和质心侧偏角大小。同时考虑到路面条件的限制对输出力矩输出值大小的影响，设计了基于模糊控制算法的最佳滑转率辨识器，通过识别当前路面的最佳滑转率确定力矩的输出值，作为后文力矩分配的边界限值条件。仿真发现设计的模糊路面识别器能够较好的估计出路面的实际状况。 本文从理论的角度分析了横摆角速度和质心侧偏角对赛车稳定性的影响，并基于二自由度车辆模型得到了二者的理想值。确定了分层控制的控制策略，外层为轨迹跟随控制器，基于模糊切换增益的滑模控制算法，以横摆角速度和质心侧偏角实际值与理想值的差作为输入，得到期望的附加调节横摆力矩大小；内层为力矩分配控制器，负责对外层得到的附加调节力矩进行合理分配。 在Simulink中对本文所设计的稳定性控制策略进行了验证，通过对多种工况的分析，发现该稳定性控制策略能够有效控制赛车的横摆角速度和质心侧偏角向其理想值靠近，验证了本文设计的稳定性控制器是合理可行的。 |
| 作者： | 王冬雷 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 赵立军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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