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四轮独立转向驱动电动车控制系统设计及控制算法研究
| 论文题名： | 四轮独立转向驱动电动车控制系统设计及控制算法研究 |
| 关键词： | 电动车;四轮独立转向驱动;控制系统;开关磁阻电机 |
| 摘要： | 传统汽车以内燃机作为动力供应源，运行时向环境排放大量尾气，对环境污染严重。随着电动车相关技术的革新，电动车作为一种绿色环保的新能源车辆正在一步一步取代传统汽车。现在直接以电机替代原有汽车内燃机的电动汽车已经趋于成熟，国内外各大厂家都生产出自己品牌的电动汽车投入市场。但是，电动车的最终形式不应该是简单地对内燃机替代的电动汽车，而应该是一种完全针对电机自身特性而设计的全新电动车形式。这种从结构到控制，都完全考虑电机特性以充分提高车辆的各项性能的电动车形式就是四轮独立转向驱动电动车。 为了真正将这种全新的电动车形式推向实用化，本文从工程角度，以轮毂开关磁阻电机作为驱动电机，对四轮独立转向驱动电动车软硬件系统进行了设计；从理论角度，建立了四轮独立转向驱动电动车线性四轮模型，提出了一种针对四轮独立转向驱动电动车的同步控制最优算法，同时搭建了四轮独立转向驱动电动车的仿真平台，应用本文所提出的算法对车辆的典型工况进行了仿真分析。 在软硬件的设计过程中，本文按照自下而上的设计思路进行整车系统设计。首先，本文结合设计要求以及本教研室情况确定了电动车的电池管理系统、驱动系统、转向系统以及传感器等模块。其中大部分模块为本教研室自主开发，同时部分模块还申请了国家发明专利。然后，本文根据整车的各模块接口和信息交互情况，基于飞思卡尔MPC5646C微处理器设计了整车控制器。在设计过程中通过各种冗余设计提高系统容错能力。冗余表决设计保证了控制的可靠性，故障最小运行回路设计，保证车辆即使部分部件出现问题也能在故障模式下行驶。最后，本文以整车控制器硬件设计为基础，选择 uC/OS嵌入式操作系统作为软件平台，对控制器自上而下的信号采集、信号处理、状态估计、协调控制等任务作了合理的任务划分和优先级设定，并对内部各任务间的信息同步方式作了一定阐述。 在算法研究过程中，本文参考传统汽车线性二自由度模型，建立了四轮独立转向驱动电动车线性四轮模型。本文针对不同电动车行驶的车速，分别设计了低速机动模式控制算法和高速稳定模式控制算法。对于高速稳定模式，本文以控制质心侧偏角为零为基础，提出了针对四轮独立转向驱动电动车的同步最优控制算法。该算法能够保证车辆行驶的稳定性，同时能提高车辆行驶效率。本文还搭建了四轮独立转向驱动电动车的仿真平台，通过修改 carsim传统汽车仿真模型，将其应用于四轮独立转向驱动电动车，并用此模型与simlink联合，对车辆的典型工况进行了联合仿真分析。 |
| 作者： | 余攀 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 黄大贵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 电子科技大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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