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轮毂电机驱动车辆的平顺性和操纵稳定性研究
| 论文题名： | 轮毂电机驱动车辆的平顺性和操纵稳定性研究 |
| 关键词： | 电动汽车;轮毂电机驱动;最优阻尼比;状态参数估计;稳定性控制策略 |
| 摘要： | 随着电动汽车产业的发展，轮毂电机驱动技术由于转矩响应快、分布式独立可调等特点，在主动安全方面有明显的优势，具有广阔的市场前景。但是，轮毂电机导致车辆簧下质量增加，影响了车辆的平顺性和舒适性，阻碍了该项技术的推广。本文研究主要分为两部分，一方面研究影响车辆平顺性的悬架最优阻尼比，为轮毂电机驱动汽车悬架系统阻尼优化或智能悬架控制提供理论依据；另一方面针对轮毂电机四轮独立驱动电动车开发操纵稳定性控制算法，提高整车行驶稳定性和安全性。 主要研究内容包括： (1)不同评价指标下的悬架最优阻尼比分析。针对随机路面，对比分析常用的平顺性客观评价指标，以悬架线性二自由度模型为研究对象，采用加速度均方根值和频率加权加速度均方根值作为评价指标计算分析最优阻尼比，随后提出综合平顺性评价指标，探讨基于该指标下路面等级和车速对最优阻尼比的影响；针对减速带路面，在线性模型的基础上，建立考虑车轮离地和撞击限位块场景下的悬架分段非线性二自由度模型，研究不同工况对最优阻尼比的影响。结论为轮毂电机驱动车辆的阻尼优化和匹配提供理论依据。 (2)轮毂电机驱动车辆的稳定性控制。以四轮轮毂电机驱动电动车为研究对象，建立十四自由度车辆动力学模型；采用卡尔曼滤波算法对车辆状态进行实时估计，获得控制信号；并设计了集成直接横摆力矩控制和驱动防滑协调控制的联合控制策略。其中，直接横摆力矩控制采用分层控制结构，上层以横摆角速度和质心侧偏角为控制目标，运用滑模变结构控制决策附加横摆力矩；下层基于轮胎摩擦附着椭圆，运用拉格朗日乘子法优化分配各轮需求转矩。驱动防滑控制包括单轮防滑控制模块和多轮转矩协调优化模块，单轮防滑控制模块监测并控制车轮滑转率，多轮转矩协调优化模块通过权衡各轮滑转率状态，合理分配各轮防滑修正转矩。最后，在四种工况中验证了所提出的联合控制策略的有效性。 |
| 作者： | 戴振泳 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 宋廷伦 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京航空航天大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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