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针对四轮独立电动车执行器失效的容错控制策略
| 论文题名： | 针对四轮独立电动车执行器失效的容错控制策略 |
| 关键词： | 电动汽车;执行器;失效机理;容错控制 |
| 摘要： | 四轮独立线控电动车凭借着拥有高自由度、灵活性、稳定性和易结合智能控制方法等优点，逐渐进入人们的视野。虽然其有诸多优点，但由于驱动电机会因绝缘不良、绕组阻值变化等原因引起端电压发生变化以及线控系统可靠性不如机械结构的原因，这将会增加执行器发生故障的概率。 因此，本文针对四轮独立线控电动车单个轮毂电机和异侧双轮毂电机丧失部分或全部驱动能力的故障，进行了容错控制策略的研究，以保证车辆发生故障时行驶的稳定性和动力性，并提高驾驶员的驾驶体验。主要研究内容如下： 首先，建立了四轮独立线控电动车辆模型，包括3自由度车身平面运动模型、驱动电机模型和魔术轮胎模型。同时以双移线试验作为仿真工况，将建立的车辆模型与Carsim车辆模型输出的汽车状态进行对比，验证了模型的准确性。 其次，建立了轨迹参考模型。当四轮独立线控电动车的轮毂电机端电压异变引起电机丧失部分或全部驱动能力后，会影响车辆的转角，从而改变行驶轨迹，在进行驱动电机容错控制时需要参考无故障情况下汽车跟踪目标行驶路径的转角。因此，本文以线性2自由度车辆模型为基础，结合主动前轮+主动后轮转向控制策略，使输出的前后轮转角作为期望转角，供容错控制参考。 然后，针对车辆单轮或异侧双轮执行器失效而造成汽车失稳和动力缺失的问题，进行了容错控制研究。当检查到系统发生故障时，首先判断失效形式并将故障车轮作为从动轮，其次采取相应的控制策略进行容错；为降低复杂度，因此不考虑原横摆力矩，对正常工作车轮的驱动力进行重新分配从而控制稳定性；为弥补稳定性控制忽略的横摆力矩，并增加驾驶体验，引入基于滑膜控制的直接横摆力矩控制，与稳定性控制并行；为保证车辆的动力性，并防止因执行器故障导致的后车追尾，引入基于防撞模型的动力性控制。 最后，以主动前轮+主动后轮控制输出的前后轮转角作为期望转角，结合直接横摆力矩控制，在双移线工况下，改变路面附着系数及车速，分别设置右前轮故障、左前轮和右后轮故障进行容错控制仿真。结果表明，该容错控制策略可以使故障车辆的稳定性及循迹能力与无故障情况下的结果保持一致，并可有效提高了容错控制的响应速率。 |
| 作者： | 史眀昊 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 郑仁成 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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