原文传递
分布式驱动汽车空气悬架系统阻尼模型预测控制研究
| 论文题名： | 分布式驱动汽车空气悬架系统阻尼模型预测控制研究 |
| 关键词： | 电动汽车;空气悬架系统;阻尼控制;模型预测控制;操控稳定性;行驶平顺性 |
| 摘要： | 随着电机、电池和电控技术的发展，电动汽车的运用日益广泛。轮毂电机直接驱动作为一种电动汽车的驱动形式，有传动损耗低和节省底盘空间等优势。然而，轮毂电机会在运行过程中受到路面激励等外部因素的干扰，导致轮毂电机气隙磁场产生畸变，从而产生不平衡电磁力，对车辆动态性能产生不良影响。为缓解车辆装配轮毂电机后产生的负面影响，许多研究从悬架角度出发，通过引入主动悬架，提升车辆的行驶平顺性和操控稳定性。然而，主动悬架能耗及成本较高，结构复杂，控制难度大，难以大范围使用。空气悬架由于其固有频率低，舒适性强等特点，其应用日益广泛。综合考虑各类悬架特点，尽可能兼顾车辆较好的行驶品质与较低的成本，本文针对半主动空气悬架展开阻尼控制研究。 首先，建立了永磁无刷直流轮毂电机气隙磁场模型，分析了电机的电磁力波，计算了电机的不平衡电磁力；为研究轮毂电机高频激励对悬架性能的影响，建立了刚性环轮胎模型，轮胎接地部分采用纵滑刷子模型；结合流体力学和理论力学理论，建立了空气弹簧模型；结合轮毂电机模型、轮胎模型和空气弹簧模型，构建了轮毂驱动电动汽车空气悬架系统模型。路面激励模型方面，建立了四轮随机路面激励模型。建立了轮毂驱动电动汽车空气悬架(Hub Motor Electric Vehicle-Air Suspension，HMEV-AS)系统模型。 其次，通过台架试验验证轮毂电机模型准确性。为验证轮毂驱动电动汽车空气悬架系统动力学模型的准确性，设计并装配了装有空气悬架的四轮轮毂电机驱动电动汽车，搭建信号采集系统，采用道路试验方式进行模型验证。通过将对应信号的试验结果与仿真结果进行对比，验证所建立的模型的准确性。为设计轮毂驱动电动汽车空气悬架系统阻尼控制策略奠定基础。 最后，以提升车辆操控稳定性与行驶平顺性为目标，选取与之相关的相应评价指标。将模型线性化后，以车辆悬架动行程和阻尼力的方向为约束条件，以降低各评价指标为目标设计模型预测控制策略；使用遗传算法对模型预测控制权重进行优化；设计剪切最优控制策略，通过将剪切最优控制策略和模型预测控制策略优化效果进行比较，验证模型预测控制策略权重选择的合理性；设计最小误差卡尔曼观测器，对控制器所需要的部分系统状态量进行观测；使用BP神经网络算法，对已有模型进行进一步优化，提升仿真模型运算速度。仿真结果表明，所建立的模型预测控制器有效降低了各评价指标，各项评价指标的改善率为10.38%~48.67%，抑制了轮毂电机与悬架的振动，提升了车辆行驶的平顺性和操控稳定性。 |
| 作者： | 刘晨来 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 李仲兴 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2022 |
检索历史
应用推荐
