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原文传递基于AFS和DYC的轮毂电机驱动电动汽车协调控制研究

论文题名：	基于AFS和DYC的轮毂电机驱动电动汽车协调控制研究
关键词：	电动汽车;轮毂电机;协调控制;主动前轮转向控制;直接横摆力矩控制
摘要：	为了解决化石能源引发的环境问题和社会问题，世界各国将目光聚集在新能源领域的研究上。在该背景下，新能源汽车也逐渐成为汽车行业发展的热点领域，其中轮毂式电动汽车因其具备快速、准确、独立地控制各车轮的优势，从而备受关注。然而，轮毂式电动汽车具有多自由度、强非线性等特点，若采用传统线性控制方法则行驶在极端工况下易出现侧滑、侧翻等事故。针对上述问题，以滑模控制为代表的非连续控制方法因具备强抗干扰性能以及对模型误差和系统参数变化不敏感等优点，被广泛应用于电动汽车主动安全控制领域中。因此，本文主要将滑模控制与电动汽车主动安全控制策略中的主动前轮转向控制和直接横摆力矩控制相结合，其目的在于提高轮毂式电动汽车的稳定性与安全性。本文主要做了以下几个方面的工作：　　（1）在主动前轮转向控制系统中，较好地解决了横摆角速度的精确跟踪问题。首先，选用二阶滑模控制器降低抖振给汽车前轮转角带来的不利影响。接着，采用扰动观测技术解决集总扰动上界未知导致的控制增益过大问题。然后，为了获取质心侧偏角的准确信息并降低使用传感器的高额成本，设计一种超螺旋扩张状态观测器用于观测质心侧偏角。最后，构建了一种基于扰动观测的主动前轮转向二阶滑模控制器，有效地削弱了滑模算法中的抖振问题。　　（2）直接横摆力矩控制系统由上层控制器和下层控制器两部分构成，有效地改善了轮毂电机的力矩分配问题。首先，充分考虑了实车环境下可能含有的参数不确定性问题，采用自适应算法在线估计车辆模型中的不确定参数，构建了自适应一阶滑模控制器作为上层控制器，有效地削弱了滑模算法中的抖振问题。在此基础上，设计了一种新的自适应超螺旋直接横摆力矩滑模控制器，通过采用自适应律避免固定增益估计过大的问题，该控制器将非连续项放入实际控制器积分项中，进一步削弱了抖振问题。接着，下层控制器基于动态垂直载荷的方案将上层输出的横摆力矩分配给四轮。最后，通过仿真平台验证了该控制系统的可行性。　　（3）由于轮胎存在的饱和问题，导致主动前轮转向控制系统的控制效果远低于期望水平，而完全依靠直接横摆力矩控制系统则又会降低乘坐舒适性。针对上述存在的问题，本文考虑主动前轮转向和直接横摆力矩的协调控制方案，旨在保证电动汽车系统稳定性的同时提升其舒适性。首先，根据车辆状态参数中的侧向加速度、质心侧偏角、质心侧偏角导数这三个参数，对车辆行驶状态进行区域划分。然后，根据车辆行驶区域的划分结果，研究协调控制策略的权重分配方案，充分发挥各个子系统的功能。最后，在极限路况下对协调控制策略进行了仿真测试分析。
作者：	郭剑锋
专业：	控制工程
导师：	马莉
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2022