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原文传递多轴独立电驱动车辆复合制动及容错控制研究

论文题名：	多轴独立电驱动车辆复合制动及容错控制研究
关键词：	多轴独立电驱动车辆;电液复合制动;协调控制;容错控制;联合仿真
摘要：	多轴重载车辆由于其不俗的运送能力，在军事领域以及工程方面的应用较为广泛。近年来由于电动汽车技术的不断发展，多轴电驱动车辆也应运而生，具备着污染小、振动及噪音小、能量效率较高以及控制响应快的巨大优势。但军用多轴车辆由于其车身较长，轴数一般在四轴以上，导致其自重和载重都很大，同时，由于其行驶路况相对复杂，对自身机动性要求也更高，这使得军用多轴车辆能耗更高，对车辆操稳性也有着更高的要求。因此，为降低多轴电驱动车辆的能耗，提高其续航能力，在现有条件下研究其节能控制策略有深远的意义。本文主要依托国家重点研发计划课题“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”（项目号2021YFB2500703），以某16×10轮毂电机驱动型车辆为研究对象，针对其复合制动及容错控制进行深入研究，主要研究内容如下。　　本文首先对所研究的16×10轮毂电机驱动型车辆的制动系统进行了分析，并结合制动系统的相关参数搭建了电液复合制动系统的Amesim模型，并通过仿真对其响应特性进行了分析，结果表明响应特性均符合工程实践中的要求。为更好地验证所搭建液压制动系统模型的合理性，又进行了液压回路制动系统的台架实验。基于所搭建的单轮液压回路系统，对其在阶跃输入及紧急制动工况下的响应特性进行了测试。试验结果表明：液压制动系统的响应时间在0.1-0.2s之间，符合相关法规的要求，同样说明了所搭建液压制动系统模型具有很强的合理性。除此之外，还利用Matlab/Simulink软件搭建了39自由度整车动力学模型，为之后的控制策略联合仿真验证奠定基础。　　本文搭建了针对所研究的16×10轮毂电机驱动型车辆的复合制动及容错控制策略模型，其总体架构可以分为三层，自上而下分别是感知层、控制层以及执行层。其中，控制层又根据所针对问题的不同分成了三个模块：第一个模块是基于轴荷的电液复合制动力分配策略，通过对多种轴间制动力分配方法的比较，结合所研究车辆的结构特点，建立了基于轴荷的当量四轴模型对轴间制动力进行分配，先根据驾驶员期望制动强度、车速以及电池状态判断电机制动力是否可以参与制动，对电机制动力矩进行平均分配，之后根据轴间制动力分配策略完成各轴液压制动力矩的分配；第二个模块是电液复合制动力协调控制策略，首先针对建压阶段建立了制动强度修正控制策略，接着针对制动模式切换阶段制定了基于前馈—反馈控制算法的协调控制策略；第三个模块是容错控制策略，根据制动时电机失效的不同形式分别制定了主动容错与被动容错两个控制策略模块。　　结合Amesim软件和Matlab/Simulink软件对所搭建的复合制动及容错控制策略模型进行了联合仿真验证。仿真结果表明：本文建立的基于轴荷分配的电液复合制动力分配策略在车辆制动时可以提供足够的制动力矩，各轴制动力矩分配合理且符合轴荷计算的结果，同时能量回收率也处于较高的水平；制动力协调控制策略的参与下，车辆建压阶段和制动模式切换时刻的制动冲击度分别降低了45.82%和81.17%，制动平顺性显著提高；所搭建的容错控制策略在制动时多种电机失效工况下，车辆的最大横摆角速度与侧向位移分别减小了95%以上和98%以上，有效提高了车辆的制动稳定性。
作者：	郄鹏波
专业：	车辆工程
导师：	靳立强
授予学位：	硕士
授予学位单位：	吉林大学
学位年度：	2023