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原文传递分布式驱动电动汽车稳定性控制策略研究

论文题名：	分布式驱动电动汽车稳定性控制策略研究
关键词：	电动汽车;分布式驱动;稳定性判断;横摆力矩控制;电子差速控制
摘要：	分布式驱动电动汽车在传动系统上取消了传统的机械连接结构，采用线控四轮独立驱动结构，具有四轮独立可控、驱动响应快、驱动转矩控制精确等特点。这些特点使分布式驱动电动汽车更易于实现底盘的协同控制，因此其作为研究底盘控制和优化技术的理想载体成为电动汽车技术创新的主要方向之一。　　车辆稳定性控制是保证车辆安全行驶的关键技术，传统车辆的稳定性控制策略在驱动层面通常基于机械传动系统进行研究，而分布式驱动电动汽车采用电机控制系统，两者在控制对象、控制精度和响应速度方面都存在差异，因此，传统稳定性控制策略不完全适用于分布式驱动电动汽车。　　基于上述问题，依托国家重点研发计划项目“多系统高效集成轮毂电机行动模块与整车转矩矢量分配技术”（项目编号：2021YFB2500703）和吉林省教育厅科学技术项目“智能交通环境下的线控汽车自动换道决策与控制策略研究”（项目编号：JJKH20231148KJ），本文以分布式驱动电动汽车为研究对象，调查和分析相关技术的国内外现状，并基于仍存在的改进和探索方向研究能有效判断和精确划分车辆稳定状态的稳定性判断方法及相应的稳定性控制策略。首先，基于车辆β?(β)相平面，研究一种六线法进行车辆稳定域划分；其次，采用分层结构设计适用于分布式驱动电动汽车的稳定性控制策略；最后，在特定工况下对所设计的稳定性控制策略进行仿真验证。主要研究工作具体如下：　　（1）建立分布式驱动电动汽车整车模型。精确的整车动力学模型为后续稳定性控制策略研究和验证提供基础；同时，为验证所建立整车模型的精度，在不同工况下对搭建的分布式驱动电动汽车整车模型和CarSim模型的仿真结果进行对比验证。　　（2）设计基于β-(β)相平面的稳定域判断方法。分析比较了β-(β)和β-rω两种相平面稳定域边界划分的影响因素并选用β-(β)相平面作为后续稳定性判断的基础。设计六线法将稳定域细化为稳定区、临界稳定区和非稳定区三个区域，并建立基于路面附着系数的稳定域边界参数表。　　（3）开发基于六线法相平面稳定域划分的分布式驱动电动汽车稳定性控制策略。控制策略采用分层结构设计，上层控制器包括期望车速跟踪控制器和横摆力矩控制器，期望车速跟踪控制器对期望车速进行跟踪并输出期望驱动转矩，横摆力矩控制器在六线法相平面稳定性判定方法的基础上，设计车辆处于临界稳定区和失稳区的控制策略；当车辆处于失稳区时，考虑到车辆在甩尾失稳状态下横摆运动中心会从质心向前轴中心转移，横摆力矩控制器采用质心横摆运动控制器和前轴中心横摆力矩控制器联合控制的方式进行设计，并基于模糊控制设计横摆力矩权重分配策略；中层控制器则基于轮胎稳定裕度为优化目标对上层期望转矩进行合理分配；下层控制器在传统阿克曼转向几何的基础上，研究了四轮转向车辆阿克曼转向修正模型，并基于此进行电子差速控制器的设计，通过粒子群优化的BP神经网络PID控制算法对车辆各轮期望转速进行跟踪，从而对中层控制器输出的转矩进行修正，使得车辆在转向工况下能够保证各轮接近纯滚动。　　（4）验证所提出适用于分布式驱动电动汽车稳定性控制策略的有效性。在不同路面附着系数的双移线工况和角阶跃输入工况下，对车辆在不同控制算法作用下的仿真结果进行对比和分析，有效验证了所设计控制器的稳定性控制效果和电子差速控制效果，控制器在不同工况下都具有良好的适用性，可以保证车辆的稳定行驶。
作者：	田泽玺
专业：	车辆工程
导师：	郑宏宇
授予学位：	硕士
授予学位单位：	吉林大学
学位年度：	2023