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FSEC电动方程式赛车电液复合ESP协调控制策略研究
| 论文题名： | FSEC电动方程式赛车电液复合ESP协调控制策略研究 |
| 关键词： | 电动方程式赛车;电子稳定系统;协调控制策略;质心侧偏角估算;无迹卡尔曼滤波 |
| 摘要： | 目前，电动方程式赛车稳定性控制研究主要集中在纯液压ESP或DYC的单一控制，对电液复合协调控制方面的研究关注较少。本文以中北大学知行号FSEC赛车为研究平台，以提升赛车行驶稳定性为目的，对赛车电液复合ESP协调控制策略进行了研究，主要研究内容如下： 首先，从极限工况下电液复合ESP协调控制的可行性与必要性出发，通过对电液复合ESP系统的复合优化机理的分析和研究，说明了电液复合对电动方程式赛车行驶稳定性的改善效果，并以此提出了赛车的电液复合ESP协调控制策略思路，为后续电液复合分层控制策略的制定和仿真验证提供理论支撑。 其次，针对FSEC赛车实际质心侧偏角估算，提出基于无迹卡尔曼滤波的预估方法，设计了对应的质心侧偏角估算器，并通过两种极限工况下的仿真试验，证明了该估算器在极限工况下对质心侧偏角进行估算的有效性。 然后，对电液复合ESP协调控制策略展开研究。基于分层控制理论，以减少系统的目标重叠、优化冗余分配为目的，将质心侧偏角和横摆角速度作为控制变量对控制策略进行设计。上层控制器为决策层，采用滑模变结构算法；下层控制器为转矩分配层，采用基于最小轮胎使用率的力矩二次分配法，将轮毂电机转矩与液压力分配至各轮以实现差动制动。 最后，采用CarSim和Simulink进行联合仿真，建立知行号FSEC赛车的车辆动力学模型与控制系统模型。针对低附着系数的道路状况，采用连续正弦函数模拟方向盘的转角输入，对赛车的单移线和紧急双移线两种极限工况进行了仿真，研究赛车的行驶轨迹、横摆角速度、质心侧偏角等因素对稳定性的影响。通过对电液复合ESP协调控制与纯电机DYC控制以及纯液压ESP控制的实际控制效果进行对比分析，结果表明：在极限工况下，与单一系统控制策略相比，本文设计的电液复合ESP协调控制策略可以有效的改善赛车操控性能。 |
| 作者： | 裴东正 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 吕彩琴;张敏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中北大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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