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电动汽车主动避撞控制系统建模与仿真研究
| 论文题名： | 电动汽车主动避撞控制系统建模与仿真研究 |
| 关键词： | 电动汽车;主动避撞系统;自适应巡航;上位控制器;动力学模型 |
| 摘要： | 随着地球资源环境问题的日益凸显，新能源汽车的研究越来越受到各国政府和各大汽车公司的重视。在汽车的设计、制造、使用等各个环节中，安全性都是不容忽视的问题。基于智能交通系统的主动避撞系统是汽车先进安全技术的一项重要内容。电动汽车主动避撞系统的研究将汽车节能性和安全性中两个前沿课题相结合，对提高汽车动力能源利用效率和行车安全性具有重要的意义。本文以电动汽车纵向主动避撞系统为研究对象，以汽车系统动力学、系统建模方法、电动汽车理论和工程控制理论为基础，对电动汽车主动避撞系统所涉及的整车动力学建模、安全距离模型、控制系统的设计等进行研究，实现了电动汽车主动避撞控制系统的功能。 在对传统汽车主动避撞系统进行研究的基础上，本文首先进行了电动汽车主动避撞系统的总体设计，定义了系统功能，完成了系统模块划分，并确定了实现各模块所需的关键技术及其相互关系。 作为主动避撞系统的控制对象，本文对目标电动汽车进行了动力学系统建模的研究。建立了由整车七自由度模型、电池模型、电机模型、轮胎模型、制动器模型组成的整车模型。此外，为了实现主动避撞系统的控制功能，本文建立了车辆逆纵向动力学模型。针对电动汽车能够实现制动能量回收的特点，建立了基于并行制动力分配的逆制动系模型。 根据主动避撞系统不同的控制功能，在安全距离车辆跟驰模型的基础上，建立了基于车头时距的自适应巡航跟驰距离模型和紧急避撞安全距离模型。 以整车模型和安全距离模型为基础，采用分层控制的方法对电动汽车主动避撞控制系统进行了总体研究。通过模型匹配方法得出下位控制对象的传递函数，在传递函数的基础上设计了基于H∞理论的的鲁棒下位控制器。根据定速巡航和自适应巡航的不同控制需求，分别设计了基于PID控制的定速巡航上位控制器和基于模糊自适应滑模控制的自适应巡航上位控制器。 最后，利用matlab/simulink软件进行建模仿真，对所设计的电动汽车主动避撞系统进行了验证。仿真结果表明，所建立的模型和所设计的控制系统不但能够很好地满足主动避撞系统的要求，并且能够充分利用电动汽车的系统优势，提高能源利用效率，对于后期新能源汽车主动安全系统的研究具有重要的意义。 |
| 作者： | 闫丹彤 |
| 专业： | 力学 |
| 导师： | 李光耀 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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