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轮毂电机电动汽车稳定性控制及最优转矩分配
| 论文题名： | 轮毂电机电动汽车稳定性控制及最优转矩分配 |
| 关键词： | 轮毂电机电动汽车;横向稳定性控制;多目标控制;转矩优化分配 |
| 摘要： | 安全、节能、环保作为汽车的永恒发展主题，推动着新能源汽车的快速发展。轮毂电机电动汽车(IMEV)是一种由装在轮毂内的电机直接驱动的电动汽车，因其响应速度快、路径跟踪灵活性强而成为纯电动汽车未来发展的重要研究课题。而对于现代汽车而言，安全性是其最重要的性能之一。轮毂电机电动汽车在提高汽车的性能方面有着巨大的潜力，通过合理的分配各车轮转矩，保持轮毂电机电动汽车的横向稳定性是关键问题之一，可以有效防止侧滑、翻滚等危险情况的发生。本文以轮毂电机电动汽车为研究对象，聚焦于车辆的横向稳定性控制，在车辆保持稳定的同时通过车轮转矩的优化分配提高车辆的稳定性，主要工作如下: 首先，根据影响车辆横向稳定性的运动学特征确定车辆模型自由度，搭建包含车辆动力学模型、轮胎模型、车轮动力学模型在内的七自由度整车动力学模型,并搭建针对轮毂电机电动汽车的外部驾驶员模型，对其驱动装置轮毂电机进行参数匹配及模型建立。最后利用Carsim和Simulink搭建轮毂电机电动汽车的联合仿真平台对搭建的车辆模型的准确性进行验证。 其次，本文采用分层控制结构，上层为运动跟踪层，分析影响车辆稳定性的因素及控制机理，设计车辆稳定性判别控制器。考虑车辆的实际转向行驶情况，提出了一种考虑车速的不确定性及执行器饱和的多目标状态反馈的直接横摆力矩控制器。为使车辆在低附着路面依然有很好的操纵稳定性，设计了基于模糊PID的滑移率控制器，并在两种典型工况下验证了所设计的稳定性控制器的效果。 最后，下层的力矩分配层对上层控制器得出的速度保持的驱动力矩、滑移率调整力矩和稳定性控制器所需的附加横摆力矩进行合理的分配，分配算法设计有四轮平均分配方式，基于轮胎动态载荷分配方式以及基于最小目标函数的优化分配方式。利用搭建的Carsim和Simulink仿真平台对轮毂电机电动汽车的不同转矩分配下的稳定性控制策略进行验证，结果表明本文设计的最优转矩分配方法比平均分配和动态载荷分配的控制效果更优，明显提高了车辆的横向稳定性。 |
| 作者： | 赵鑫 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 王永富 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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