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路面不平整条件下四轮毂电动汽车运动控制策略研究
| 论文题名： | 路面不平整条件下四轮毂电动汽车运动控制策略研究 |
| 关键词： | 四轮毂电动汽车;路面不平整;转向稳定性;滑模控制 |
| 摘要： | 随着科学技术的发展和全球资源短缺、环境污染问题的不断显现，清洁高效的汽车能源成为各国的追求，在这种背景下，电动汽车得到了空前的发展。以前的电动汽车大多采用单个电机提供动力的方式，存在动力不足、响应速度慢、灵活性低等问题。通过在汽车车轮上装载轮毂电机，实现四个车轮独立可控，提升了车辆的综合性能。但是，四轮毂电机驱动的电动汽车在转向行驶时，由于系统性较高，存在稳定性能和安全性能难以保证的问题。因此本文以四轮毂电动汽车为研究对象，在模拟路面存在坡度的情况下，对汽车的转向稳定控制策略进行了研究。 首先，考虑到车辆实际行驶路面情况，通过激光雷达检测路面，设置路面坡度并将其转化为车辆速度的偏移;根据车辆的动力学特性，研究车辆在纵向、侧向、横摆及四个车轮滚动运动上的特性，建立七自由度车辆动力学模型。同时，考虑车轮状态对车辆运行状态的影响，选择Dugoff轮胎模型表征车轮所产生的力对车辆稳定性的影响。在Carsim软件中搭建仿真车辆模型，并依据实际对车辆模型的参数进行对照设置。 其次，转向稳定控制策略以车辆速度和转向角为输入变量，滑移率、横摆角速度和质心偏转角为输出变量，建立电子差速系统。通过Ackerman转向几何模型得到理论速度，同时监测车轮速度，通过逻辑门限值的方式控制电机追踪车轮参考转速，即外侧车轮减速，内侧车轮加速，保证滑移率在车辆的驱动稳定性区间内，实现了车轮滑移率的协调控制;通过滑模控制计算需要的附加横摆力矩，以动态滑模和指数趋近律结合的方式来抑制抖振;然后根据路面附着最小系数原则分配所需的附加横摆力矩至各个车轮，从而改变车辆的横摆角速度和质心偏转角。 最后，在Matlab/Carsim软件中对搭建的模型进行联合仿真。分别验证了车辆在不同转向速度和转向角的工况下的转向情况，输出了双轮毂和四轮毂电动汽车的仿真数据，仿真结果表明:在不同的路面坡度和车辆行驶条件下，车辆滑移率均能控制在稳定范围内，横摆角速度和质心偏转角能改善无控制情况下的较大偏移，基本跟踪其理想值。验证了本文提出的控制策略可以保证四轮毂汽车的转向稳定性。 |
| 作者： | 郭香蓉 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 李鸿 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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