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基于差扭控制和主动悬架的防侧翻稳定性控制
| 论文题名： | 基于差扭控制和主动悬架的防侧翻稳定性控制 |
| 关键词： | 越野车;防侧翻稳定性;轮毂电机;差扭控制;主动悬架 |
| 摘要： | 重量大、质心高、轴距长的轮毂电机驱动越野车辆易发生侧翻事故。一旦侧翻发生，将造成难以挽回的生命财产损失，因此侧翻稳定性问题亟待研究和解决。目前，针对轮毂电机车辆的侧倾稳定性问题，由于相关研究对轮毂电机车辆优势的针对性和利用程度不足，因此开发一款针对轮毂电机车辆的防侧翻稳定性控制算法具有重要意义。 本文以四轮毂电机驱动越野车为研究对象，针对其在复杂运行工况和驾驶员操纵下的车辆侧倾稳定性，对车辆特性分析、控制算法开发、四轮力矩分配等关键问题展开研究： 针对轮毂电机驱动车辆特性分析。首先，通过简化的车辆动力学模型分析动态侧翻过程。其次，从结构和控制、整车与部件层面针对车辆系统本身的特性展开研究。再者，通过台架试验和实车试验的方式分别检验轮毂电机和液压制动系统的性能，结合理论模型，建立二者的响应数学模型。 针对基于差扭控制的防侧翻稳定性控制问题。在危险侧倾工况下，设计基于LTR速率预测的控制阈值优化方法，借助变论域模糊PID算法决策附加横摆力矩，在最优车轮选取律的指导下，采用链式力矩分配策略运算四轮目标转矩。在一般侧倾和侧滑工况下，设计了纵向-横摆运动控制算法。以PI控制器决策附加横摆力矩，采用基于轮荷的四轮目标转矩分配算法。在四轮力矩执行层，设计了机电协调控制方法，通过实车试验验证了该方法的有效性。 针对基于主动悬架的防侧翻稳定性控制问题，以主动悬架防侧翻机理为切入点，采用悬架力控制模式调整车身侧倾姿态。以模型精度要求不高、抗扰能力强的超螺旋滑模控制算法决策目标抗侧倾力矩，以比例分配方式决策左右侧悬架主动力，设计时域硬约束条件表达执行器特性约束。 针对不同控制方法的防侧翻机理存在异同点，对上述控制方法进行联合。考虑基于差扭控制原理的侧倾和横摆的联合控制，采用模糊控制算法决策防侧翻控制与横摆控制的权重因子；考虑差扭控制与主动悬架的联合控制，针对主动悬架造成的垂向力变化，重构了四轮转矩在分配方法中的附着力利用因子。仿真结果表明：从车辆整体层面上，差扭防侧翻控制和横摆控制对车身姿态的控制能力较弱，主动悬架控制对车辆的侧滑失稳调整效果不佳；本文开发的联合控制方法，继承了单一算法的各自优势，弥补了单独算法作用的不足，取得了较为均衡可靠的侧倾稳定性、横摆稳定性和车身侧倾姿态的控制效果。 |
| 作者： | 何宗权 |
| 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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