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原文传递分布式驱动汽车牵引力控制研究

论文题名：	分布式驱动汽车牵引力控制研究
关键词：	分布式驱动汽车;轮毂电机;牵引力控制系统;质量估计;坡度估计;路面附着系数
摘要：	分布式驱动汽车将轮毂电机集成在车轮内，具有单个驱动轮扭矩精确可控的优点，是汽车驱动形式的重要发展方向。由于轮毂电机具有低速扭矩大、响应快的特点，分布式驱动汽车在低附着系数路面行驶时，极易发生驱动轮打滑的情况，从而使得整车动力性能和稳定性降低。为防止驱动轮发生过度滑转，有必要针对分布式驱动汽车开发牵引力控制系统。本文基于分布式驱动汽车，对质量估计、坡度估计、路面识别及牵引力控制策略进行了相关研究和试验测试。　　本文首先确定了基于快速控制原型的开发流程及相关开发环境，为进行后续的算法设计及仿真验证，搭建了Carsim/Simulink联合仿真平台及车辆模型。为对车轮垂直载荷进行精确估计以提高路面附着系数识别的准确度，对整车质量和道路坡度进行了估计。通过采集纵向加速度传感器信号，采用递归最小二乘法对质量进行了估计，采用基于纵向动力学方程和基于加速度传感器信号相融合的估计方法，对道路坡度进行了估计。获得车轮的垂直载荷之后，基于利用附着系数与滑转率曲线的对应关系，设计了路面识别策略，并确定了最优滑转率。仿真结果表明对车轮垂直载荷进行修正后，路面附着系数估计结果与修正前结果相比准确性有较大的提升。其次本文设计了牵引力控制介入和退出逻辑，采用最优滑转率作为目标滑转率，分别设计了基于PI和滑模的滑转率控制算法，并针对对开路面工况对左右侧车轮进行了扭矩协调处理。各工况的仿真结果表明所设计的牵引力控制策略能够有效地降低车轮的滑转率，提高了整车的动力性和稳定性。另外，滑模控制比PI控制有更低的RMS值，工况适应性更好。最后本文基于前轮分布式驱动整车平台，对原车控制系统架构进行了改进，搭建了整车测试系统，对牵引力控制策略进行了实车测试，测试结果表明控制策略能够实现预期的功能，有效地控制了车轮的滑转。
作者：	方建平
专业：	车辆工程
导师：	常九健;鲁后国
授予学位：	硕士
授予学位单位：	合肥工业大学
学位年度：	2022