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四轮独立驱动电动汽车路面附着系数估计与轮胎力分配算法研究
| 论文题名： | 四轮独立驱动电动汽车路面附着系数估计与轮胎力分配算法研究 |
| 关键词： | 电动汽车;轮胎力;路面附着系数;分配算法;数值计算 |
| 摘要： | 近年来，电动汽车产业迅速发展，而电动汽车技术需要进一步提高。四轮独立电动直驱是电动汽车相比于传统内燃机汽车的一个优势。轮胎力分配是四轮独立驱动电动汽车的关键技术之一。本文以四轮独立驱动电动汽车为研究对象，以提高电动汽车操纵稳定性为目标，对电动汽车路面附着系数估计算法和轮胎力分配算法进行了研究。 论文基于联合纵向和侧向轮胎力的轮胎模型，用扩展卡尔曼滤波算法对附着系数进行估计。将附着系数看作状态变量，选择汽车纵向加速度、侧向加速度和横摆角速度作为量测变量，运用联合纵向和侧向轮胎力的轮胎模型的特点求解雅克比矩阵，将模型线性化，最后运用扩展卡尔曼滤波算法估计路面附着系数。 采用分层控制结构设计汽车操纵稳定性控制器。上层控制器以跟踪汽车理想横摆角速度和质心侧偏角为控制目标，运用滑模变结构控制理论设计得到总的横摆力矩和总侧向力。下层控制器实现轮胎力的优化分配，选择最小化各轮胎利用率的平方和为目标函数，以上层控制器得到的汽车总横摆力矩和总侧向力以及汽车提供的理想总纵向力为约束条件，运用乘子罚函数法将约束优化问题转化为无约束优化问题，并求导得到轮胎力优化分配的解析解。然后根据路面附着系数估计值判断轮胎力是否超过路面附着极限，如果超过附着极限，则对轮胎力进行重新分配。分配得到的各轮胎纵向力通过车轮动力学转换成驱动力矩，分配得到的各轮胎侧向力通过PI控制器得到轮胎转向角。 论文应用Matlab/Simulink与Carsim联合仿真环境对附着系数估计算法和轮胎力分配算法进行仿真试验验证。选择单移线和J-turn两种仿真工况，并且设置不同的方向盘转角峰值、附着系数和初始速度。仿真结果表明:针对本文提出的仿真工况，附着系数估计值能很快收敛到实际值，轮胎力分配算法能够明显提高汽车的操纵稳定性。 |
| 作者： | 李长林 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 陈南 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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