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分布式四驱电动汽车横摆稳定性与驱动系统失效控制研究
| 论文题名： | 分布式四驱电动汽车横摆稳定性与驱动系统失效控制研究 |
| 关键词： | 分布式驱动电动汽车;横摆稳定性;故障诊断;失效控制 |
| 摘要： | 分布式四驱电动汽车各驱动电机独立可控，传动高效，控制灵活，可以提高汽车的行驶能力，其驱动系统动力单元冗余的配置也为失效控制提供了基础，是当前电动汽车领域的前沿热点。 本文以分布式四驱电动汽车为研究对象，建立车辆动力学模型。首先根据横摆稳定性需求，绘制不同车速、路面附着系数及前轮转角下的质心侧偏角-质心侧偏角速度相平面，建立稳定边界模型，将相平面划分为稳定区、临界区以及失稳区三部分，并得到当前工况点的失稳度系数和协调控制系数。基于直接横摆力矩提出分层控制策略，上层制定总驱动力矩和期望附加横摆力矩，在稳定区，采用滑模控制制定附加横摆力矩，侧重于跟随期望横摆角速度；在失稳区，基于线性二次型（LQR）控制理论制定附加横摆力矩，侧重于跟踪期望质心侧偏角；在临界区，通过协调控制系数调节两种附加横摆力矩的权重，计算最终的期望附加横摆力矩。下层基于前、后轴垂直载荷分配各轮驱动转矩。 其次，设计分布式四驱电动汽车驱动系统失效控制策略，主要包括基于模糊控制的驱动系统故障诊断策略及基于规则的驱动系统失效控制策略。基于驱动电机实际输出转矩与期望输出转矩的比值及其变化率设计模糊控制器，并根据设定周期内累计采样结果判断各驱动电机的工作状态；根据故障诊断结果识别驱动系统的失效模式，基于规则采用对应的失效控制策略，重构未失效电机的输出转矩，以控制车辆维持预期的行驶状态。 使用MATLAB/Simulink与CarSim联合仿真，在多种工况下对横摆稳定性和失效控制策略进行软件在环仿真验证。仿真结果显示，设计的横摆稳定性控制策略能有效跟踪期望横摆角速度和期望质心侧偏角，使车辆行驶状态处于稳定区域内；设计的失效控制策略能够及时准确地诊断电机工作状态，驱动系统失效时基于规则重构电机转矩，可以保持预期的稳定性和动力性。 使用NI实时控制系统通过CAN通讯与下载了分布式驱动控制策略的整车控制器（VCU）通讯搭建硬件在环测试平台，验证设计的分布式驱动控制算法的有效性和控制实时性。硬件在环测试结果表明，所设计的分布式驱动控制算法能够在VCU中正常运行，与仿真结果具有较好的一致性。 |
| 作者： | 匡晨阳 |
| 专业： | 能源动力、动力工程 |
| 导师： | 朱绍鹏;吕超 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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