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原文传递轮毂驱动电动车牵引力控制方法研究

论文题名：	轮毂驱动电动车牵引力控制方法研究
关键词：	轮毂驱动电动车;牵引力;控制方法;滑移率
摘要：	轮毂驱动电动汽车底盘结构以及驱动方式的变化，使传统燃油汽车的车辆稳定性控制和牵引力控制方式发生变革，也带来更多的控制挑战性问题。本文的研究在这一背景下开展，具有一定的理论与实际意义。　　首先，本文根据传统燃油车牵引力控制问题和方法，对轮毂驱动电动车的牵引力控制问题进行了分析，给出了牵引力控制策略概要设计，并给出了牵引力控制中期望滑移率的确定方法。　　其次，本文根据滑移率的定义、车轮和车身动力学方程，建立了关联车轮速度、加速度以及各个车轮驱动力矩和滑移率的动力学模型，满足出现一个或多个车轮滑移时的牵引力控制需求，且模型中的参数变量可通过计算或测量获得。根据建立的模型，将具有动力学耦合的四个车轮滑移率的控制问题转化成每个车轮滑移率的独立控制问题，并基于Hinf控制器设计方法设计扰动抑制的LPV控制器，使系统较好的鲁棒性能。为检验滑移率控制器的性能，本文基于高精度车辆动力学仿真软件，给出了车辆在对开路面、对接路面以及低附着系数路面等多种路况中起车和行驶过程的仿真结果。仿真结果表明，本文给出的路面附着系数未知的滑移率控制方法能够有效抑制车轮滑转。　　前面给出的路面附着系数未知的滑移率控制方法，其本质是通过调整车身加速度实现滑移率控制的目标。由于车身惯量较大，会出现滑移率过大以及波动的现象。为了进一步解决上述问题，本文接下来在路面附着系数已知的条件下，通过引入 Dugoff轮胎力模型，且将 Dugoff轮胎力模型中非线性项作为变化参数处理，获得一种新的滑移率LPV（Linear Parameter Variable）模型。通过分析确定了变化参数的顶点，采用2自由度LPV控制器设计方法给出了一种已知路面附着系数的滑移率控制方法。多种工况的仿真结果表明，相对于路面附着系数未知的滑移率控制方法，路面附着系数已知的滑移率控制方法可更有效地抑制车轮滑转。　　不同于直行工况，车辆在转向行驶过程中横摆率和侧偏角有可能会超出稳定范围，本文最后通过滑移率规划研究了转向过程中的牵引力控制问题。考虑到车轮可能处于低附着系数路面的实际情况，本文改进了大多数研究中采用的基于自行车模型的建模方法，使每个车轮的纵向和侧向力均能在模型中反映，给出了一种表征每个车轮滑移率与横摆率及侧偏角关联的动力学模型。车辆在低附着系数路面大转向行驶时，可能导致横摆率及侧偏角超出极限值，使车辆失控。为了限制横摆率及侧偏角，本文根据建立的反映横摆率及侧偏角动态特性的动力学模型以及约束条件，研究了一种基于模型预测控制方法的期望滑移率规划方法，并结合本文提出的未知路面附着系数的滑移率控制方法进行了仿真分析。仿真结果表明该方法针对车辆低附着系数路面行驶的工况，能够有效的改善车辆转向不足的情况。
作者：	贾凤娇
专业：	控制科学与工程
导师：	刘志远
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工业大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文