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轮边独立电驱动车辆的分布式控制系统设计
| 论文题名： | 轮边独立电驱动车辆的分布式控制系统设计 |
| 关键词： | 电动汽车;驱动防滑;电子差速;模块化设计;分布式控制;仿真模型 |
| 摘要： | 随着世界范围内能源与环境问题的日益突出，传统内燃机车在能源消耗与环境污染等方面突显出的问题日益严重。电动汽车以其无污染，零排放，燃料清洁可循环利用的特点而越来越受到人们的关注。而在电动汽车的发展过程中，人们逐渐认识到了两个问题，一是在整车设计上，目前的许多电动汽车依然沿用着传统的承载式车身,以及集中式的驱动系统，使电动汽车没能发挥出其应有的特点和优势；二是电动轮的出现使电动汽车获得了许多传统内燃机车所不具有的新特点，如对驾驶员命令的快速响应，转矩独立输出以及信息快速反馈等，电动轮所带来的这些新特性为整车控制系统的设计提供了新思路。 本文围绕上述两个问题，以四轮独立电驱动汽车为平台，对电动汽车结构及控制系统设计所涉及的理论方法与关键技术展开研究。 首先，针对整车结构设计，提出了模块化的思想，并以此为指导搭建了四轮独立电动汽车仿真实验平台。产品开发的模块化以功能可分为前提，汽车，尤其是电动汽车，是典型的多零部件组装产品，通过对其功能划分而进行模块化设计，可有效提高各部分间的独立性，降低生产成本的同时也满足了人们对于个性化的需要，符合电动汽车的发展趋势。本文提出模块化电动汽车的概念并不针对某一特定形式的电动汽车，而是更一般角度上的对电动汽车整体结构设计的新尝试。 在搭建的四轮独立电驱动平台上重点针对分布式冗余驱动的技术难点进行了研究，提出了利用电机特性的新型整车控制技术。首先针对车辆运行的驱动防滑问题，提出基于变量Rat的单变量防滑控制方法，该方法是在充分利用电动轮传感器，执行器与驱动器作用的基础上，对车轮的滑移率进行调节以使其保持在安全范围内，从而有效防止车轮滑移；其次，针对电动轮独立驱动的特点，不依靠传统机械差速器，提出新型的转速跟随电子差速控制策略，结合Ackerman-Jeantand转向模型，利用机电系统本身所具有的优势，通过引入车轮参考转速来对电动轮的转矩进行动态调控，可在车辆运行时有效减少轮胎磨损并增加汽车的操控稳定性。 最后，利用在Matlab/Simulink中建立的仿真模型，验证控制策略的有效性；同时将控制策略应用到整车控制器中，在研制的四轮独立电驱动整车实验平台上对控制策略进行验证。仿真与实验结果表明，本文所提出的控制策略在提高整车的操纵稳定性，改善车轮磨损与降低能量消耗方面效果明显。 |
| 作者： | 王磊 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 张玉银;吴晓东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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