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基于关键状态参量估计的商用车牵引力控制研究
| 论文题名： | 基于关键状态参量估计的商用车牵引力控制研究 |
| 关键词： | 商用车;牵引力控制系统;路面附着系数;质量估计;车辆动力性 |
| 摘要： | 商用车需要满足货物运输的要求，具有发动机扭矩大，整车质量大等特点，其在冰雪和湿滑路面上起步加速时容易出现驱动轮过度滑转的现象，影响车辆的动力性和燃油经济性，严重时还可能出现侧滑、甩尾等危险情况。牵引力控制系统（Traction Control System，TCS）能够将驱动轮滑转率控制在最佳范围内，改善上述情况。目前国内应用于商用车的TCS还较少，因此对商用车TCS展开研究对提高商用车TCS在国内的普及率具有重要意义。 本研究首先对影响TCS控制效果的关键状态参量进行了估计，关键状态参量包括路面附着系数、路面判断参量和车辆质量。在路面状态识别方面，首先针对传统无迹卡尔曼滤波难以跟踪时变非线性系统的问题，本文将模糊控制理论和遗忘因子的思想引入无迹卡尔曼滤波，设计了一种基于模糊遗忘因子的无迹卡尔曼滤波（Fuzzy Forgetting factor Unscented Kalman Filter，FFUKF）路面附着系数估计方法，提高了算法的跟踪性能。之后根据路面附着系数估计值和驱动轮滑转率设计了路面判断参量的计算方法，用于两种典型路面的判断。在质量估计方面，针对商用车质量这种慢变系统参数，采用递推最小二乘法进行质量估计。 之后基于关键状态参量估计完成TCS控制器设计。首先设计了TCS介入及退出逻辑，然后根据关键状态参量估计结果设计了TCS扭矩控制器和制动控制器。TCS扭矩控制器采用了基础扭矩加反馈扭矩的设计思路，首先分析了计算基础扭矩的方法，之后针对各方法的优缺点基于可拓控制理论将上述方法计算得到的基础扭矩进行可拓融合得到目标基础扭矩，最后利用模糊自适应PI控制得到目标反馈扭矩。TCS制动控制器根据两种典型路面判断结果在均一和对开路面上采取不同策略。在均一路面上采用PI控制算法得到均一路面目标制动压力，控制左右两侧驱动轮轮速保持一致。在对开路面上分析了平衡式差速器作用下驱动轮受力情况，利用路面附着系数估计结果和当前实际发动机扭矩计算附着差压力，但由于路面附着系数估计可能不准确，于是入采用PI控制得到补偿压力。 最后对所设计的关键状态参量估计算法和TCS控制算法进行了仿真分析和实车试验。实车试验设计了三种试验工况，试验结果表明相关参数估计算法估计收敛迅速，估计准确，TCS控制能够有效地提高车辆的动力性和横向稳定性。 |
| 作者： | 高含 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 汪洪波;魏振亚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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