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四轮转向四轮独立驱动车辆操纵稳定性控制研究
| 论文题名： | 四轮转向四轮独立驱动车辆操纵稳定性控制研究 |
| 关键词： | 电动汽车;转向系统;直接横摆力矩系统;集成控制策略;操纵稳定性 |
| 摘要： | 当前很多底盘主动控制技术仅是针对车辆某一方面的控制目标进行设计的，这样的单目标控制系统不能很好的满足车辆在不同工况下的控制需求，因此，对不同底盘控制系统进行协调控制是非常必要的。本文以后轮可以进行小角度主动转向的四轮轮毂电机独立驱动电动车辆为研究对象，对四轮转向控制系统和基于各轮轮毂电机差动转矩协调的直接横摆力矩控制系统分别进行了研究，并在此基础上研究了四轮转向控制系统和直接横摆力矩控制系统的集成控制策略，以进一步提高车辆在转向工况下的操纵稳定性。 首先，基于CarSim/Simulink软件仿真平台建立了4WS-4WID车辆动力学模型，为后续各章节设计的控制策略进行仿真验证提供基础；运用车辆动力学理论知识，分别建立了前轮转向车辆和四轮转向车辆的线性二自由度模型，为后续各章节控制策略的设计研究做准备。 其次，设计了四轮转向系统的控制策略。确定了零质心侧偏角为四轮转向系统的控制目标，对比分析了前轮转向车辆与四轮转向车辆的转向过程，设计了前馈加反馈的四轮转向系统控制策略。仿真结果表明，在高附着路面条件下，四轮转向控制系统可以将质心侧偏角控制在较小范围，但在高速工况下，相比前轮转向车辆，四轮转向车辆的横摆角速度增益有所减小，此时存在转向灵敏度不足的问题；此外，在路面附着较低的工况下，四轮转向控制已不能较好的保证车辆的操纵稳定性。 然后，设计了直接横摆力矩系统的控制策略。选取横摆角速度作为控制变量，采用分层控制的方式，上层采用滑模控制，计算维持车辆稳定所需的附加横摆力矩，下层对各车轮差动输出转矩进行分配。仿真结果表明，在不同附着系数路面下，直接横摆力矩控制系统均能较好的实现对理想横摆角速度的跟踪，保证车辆具有良好的转向特性，但直接横摆力矩控制系统对质心侧偏角的控制效果并不理想，会在一定程度上影响车辆的轨迹跟踪能力。 最后，设计了四轮转向与直接横摆力矩集成控制策略。通过对比分析两个子系统的控制优势，设计了基于规则的集成控制策略，合理划分两个子系统的工作区间。仿真结果表明，集成控制系统可以结合两个子系统的控制优势，实现多目标联合控制，进一步提高了车辆在转向工况下的操纵稳定性。 |
| 作者： | 杨凤举 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 付翔 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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