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原文传递电动车辆底盘系统协同控制建模与仿真研究

论文题名：	电动车辆底盘系统协同控制建模与仿真研究
关键词：	电动车辆;汽车底盘;协同控制;仿真分析;数学模型
摘要：	随着汽车工业的快速发展，车辆底盘系统已步入电子伺服阶段、复杂程度日益提高，对底盘子系统分散式的控制已无法满足人们对于整车性能提升的要求。车辆底盘集成控制是近年来车辆底盘控制研究领域的热点问题，电动车辆的底盘集成控制可以基于传统车辆的底盘集成研究，对有动力学耦合关系的底盘系统采用集成控制，协调各子系统冲突，提高电动车辆的综合性能。　　本文从车辆系统动力学理论出发，考虑电动车辆的弯道再生制动工况子系统的耦合，以电动助力转向系统、主动悬架系统和电液联合制动系统为研究对象，根据牛顿力学定律，分别建立了考虑轮胎力特性影响的电动助力转向系统数学模型、集成整车模型的主动悬架数学模型、轮毂电机和防抱死制动系统的数学模型，并针对每个子系统的控制目标设计了子控制器；考虑到转向过程中整车横向动力学与垂向动力学的耦合，对电动助力转向系统和主动悬架系统设计了集中控制器，集中控制器能够对两系统控制目标进行集中处理的全局优化，从而提高耦合工况下两系统各自的控制性能；在深入分析电动车辆底盘三系统间相互耦合的基础上，基于集中式控制和分层式控制结构，提出了电动车辆底盘系统协同控制思路，即设计一个协同控制器用于负责协同所有的下级控制器，而下级控制器允许由子控制器按任意控制结构构成。本文设计的协同控制器用于负责协同电机制动控制器、防抱死制动控制器以及电动助力转向+主动悬架集中控制器，当发生电动车辆纵向动力学与横向动力学或垂向动力学耦合时，仅需由协同控制器根据车辆的运动状态信息，计算出当前运动状态的稳态值，对相应的下级控制器发出补偿或修正命令，改善和提高转向工况下电液联合制动过程的制动稳定性和操纵稳定性。　　本文基于。MATLAB/Simlink建立了电动车辆底盘系统的仿真模型，进行了大量的仿真研究。仿真结果表明，考虑轮胎力特性的电动助力转向系统能够反应出转向过程由车身姿态变化引起的轮胎力变化，从而改变转向系阻力，影响电动助力转向系统的助力矩输出；采用线性二次型调节器控制的主动悬架与被动悬架相比，各项性能指标都有明显提高，证明了所设计的主动悬架控制器有效；以液压防抱死制动控制为主，电机制动控制为辅的电液联合制动控制方法，能够有效回收制动能量，同时能够有效防止车轮抱死，保证制动效能，从而保证了电液联合制动过程的制动稳定性；采用线性二次型高斯控制理论设计的电动助力转向和主动悬架集中控制器，能够较好的对传感器信号滤噪，具有较高的工程实用价值，并且集中控制方法能够改善转向工况下的车身姿态和横向稳定性，从而提高系统的操纵稳定性；采用协同控制策略，能够较好的协调底盘各子系统的耦合，降低系统间的冲突，并有效提高操纵稳定性和制动效能。
作者：	彭剑坤
专业：	车辆工程
导师：	张小龙;冯能莲
授予学位：	硕士
授予学位单位：	安徽农业大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文