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轮边后驱电动客车分布式驱动控制系统设计
| 论文题名： | 轮边后驱电动客车分布式驱动控制系统设计 |
| 关键词： | 电动客车;横摆力矩控制;横向稳定性;模糊控制;HIL测试 |
| 摘要： | 与乘用车相比客车具有体积大、质量变化大的特点，在行驶过程中更容易出现失稳而引发交通事故。因此，对于客车稳定性控制系统的研究越来越引起各大客车生产商的重视。而采用分布式驱动的电动客车因其各个驱动电机响应迅速、控制灵活对车辆的稳定性控制就具有天然的优势。本文针对分布式驱动电动客车的横向稳定性控制提出了一种新的思路和方案。 对行驶过程中的车辆进行稳定性分析后得知车辆在行驶时出现失稳主要发生在转向的过程。车辆转向时，轮胎与地面之间作用产生的力使轮胎的侧偏特性处于非线性区间时，车辆就可能出现失稳的情况。对于车辆行驶的横向稳定而言，横摆角速度和质心侧偏角是两个非常重要的参数。为了在设计控制策略时准确得到车辆行驶的理想横摆角速度和质心侧偏角，引入了二自由度车辆模型。为了分析分布式后驱电动客车行驶过程中的运动状态，本文增加了车辆的纵向运动和两个驱动轮的滚动这三个自由度，设计了五自由度车辆模型。 基于直接横摆力矩控制原理，以横摆角速度和质心侧偏角为控制目标参数，设计了一种横摆力矩自适应的驱动力控制分配策略。分别采用模糊控制算法和自适应模糊控制算法，以横摆角速度和质心侧偏角的理想值与实际值之间的偏差作为模糊控制器的输入，输出为期望横摆力矩。结合加速踏板信号制定的总驱动力矩，根据车辆不同的转向状态特性进行驱动力分配，确保车辆稳定行驶。 为了验证所设计的分布式驱动控制算法，首先使用Matlab/Simulink搭建控制策略模型，TruckSim搭建电动客车整车模型，并建立联合仿真平台。根据电动客车实际行驶情况，设计了5种典型工况对所设计的控制策略进行仿真分析。仿真结果表明，低速行驶时，车辆具有较快的转向响应。在中高速行驶时以及方向盘转角变化较大时，所设计的控制策略控制效果良好，能有效减小车辆的侧向加速度，且横摆角速度和质心侧偏角能更好的跟踪期望值。 在软件仿真的基础上，使用搭载有NIPXIe-8880实时处理器与NIPXI-8512CAN通信板卡的工控机柜与整车控制器搭建硬件在环测试(HIL)环境，对设计的分布式驱动控制算法的实时性、可行性以及控制效果进行进一步的验证。硬件在环测试结果表明，所设计的分布式驱动控制算法能够在处理器中运行良好，对车辆稳定性行驶的控制效果明显，且测试结果与仿真结果具有高度的一致性。 |
| 作者： | 陈森 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 陈慧鹏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 杭州电子科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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