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考虑乘客因素的纯电动公交车稳定性分析
| 论文题名： | 考虑乘客因素的纯电动公交车稳定性分析 |
| 关键词： | 纯电动公交车;稳定状态;乘客因素;滑模控制;PID控制 |
| 摘要： | 纯电动公交车由于噪音小、零排放的优势，在交通能源结构的多元化，维护国家能源安全方面发挥着越来越重要的作用。关于纯电动公交车稳定性的研究正在引起广泛的关注，由于公交车载客量大，在较大横坡和纵坡等极端路况条件下，乘客因素对车辆稳定性产生影响，由此引起的安全问题不容忽视。本文以四轮轮毂电机驱动的纯电动公交车为研究对象，引入乘客因素提出一种基于车辆稳定和非稳定状态的控制策略，避免由乘客因素引起的车辆失稳状况出现。 首先，分析乘客因素对车辆稳定状态的影响。搭建车辆动力学模型、轮胎模型以及电机模型，根据公交车厢载客区域情况进行乘客分布划分，考虑乘客数量与位置变化与车辆质心的关系。通过改变公交车质心位置，获得车辆稳定状态参数的变化情况，由正弦函数、四阶高斯公式以及最小二乘法拟合用于估计车辆稳定状态参数随质心变化的表达关系式。 其次，车辆稳定状态下的控制和经济性评价指标估计方法的设计。首先，分析乘客变化与稳定性参数影响关系，以车辆质心侧偏角及其变化率建立相平面，并以此为据判定车辆稳定状态和失稳状态。其次，车辆稳定状态控制方法研究。以电机效率最高和做功最小为目标，进行优化计算得到前后轴转矩系数。设计卷积—门控循环神经网络估计动力电池的剩余电量(SOC)，分别验证单体和电池组 SOC 估计误差在 3.1%以内。搭建车辆稳定状态控制模型，得到优化和平均分配的转矩条件下，优化转矩分配条件下SOC消耗略为降低。 最后，公交车失稳状态控制方法研究。针对车辆侧滑和侧翻失稳状态，采用滑模控制方法和 PID 控制方法分别监控车辆横摆角速度和横向载荷转移率，获得控制车辆侧滑和侧翻所需的横摆力矩。以轮胎利用率最大为目标进行优化计算合理分配每个轮毂电机的转矩，从而实现车辆失稳状态的控制。搭建车辆失稳状态控制模型，分别对双移线、横纵坡工况进行验证，结果表明在双移线工况中可调节质心侧偏角最大 72%，横摆角速度最大 16%，在横纵坡工况中可调节质心侧偏角最大 52%，横摆角速度最大20%。 |
| 作者： | 张钦仰 |
| 专业： | 机械 |
| 导师： | 何玲 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 贵州大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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