基于控制分配的純電動汽車驅(qū)動力/制動力容錯控制研究

【摘要】：四輪轂獨立驅(qū)動電動汽車(4WID'=EV)作為純電動汽車領(lǐng)域一個新的發(fā)展方向,以創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)布局和特有的四輪單獨控制方式引發(fā)了國內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)、學(xué)者的研究熱潮。本論文以東南大學(xué)車輛實驗室研發(fā)的四輪獨立驅(qū)動電動汽車(4WIDEV)為研究對象,進(jìn)行以下幾個方面的研究：1.根據(jù)四輪獨立電動汽車的各部分變量之間的關(guān)系,建立整車動力學(xué)模型,并且搭建整車動力學(xué)仿真的框架。由于四輪獨立驅(qū)動電動汽車的驅(qū)動器存在冗余,可以通過在線調(diào)整控制分配矩陣來解決電機(jī)故障問題,而不需要改變原來的控制策略。因此將控制器分為上下兩層,上層控制器的設(shè)計主要目的就是計算跟隨車輛的理想軌跡所需要的力和力矩,為了保證整個閉環(huán)系統(tǒng)的魯棒性,我們分別采用PI控制和滑?？刂频姆椒?。下層控制就是將跟隨理想軌跡所需要的力和力矩分配給各個輪轂電機(jī),通過電機(jī)模型將其轉(zhuǎn)化各個電機(jī)的驅(qū)動的扭矩,控制分配的目標(biāo)就是使實現(xiàn)驅(qū)動力的最優(yōu)化分配。而且我們假設(shè)電機(jī)發(fā)生了故障后,不需要改變上層控制器的控制設(shè)計,而只需要通過下層控制中控制分配矩陣的調(diào)整實現(xiàn)電機(jī)故障的容錯控制。然后利用Simulink和Carsim聯(lián)合仿真來驗證控制策略的有效性。2.通過仿真我們發(fā)現(xiàn)了滑?？刂拼嬖谠陬澱駟栴},高頻顫振在實際的控制系統(tǒng)中可能導(dǎo)致實際的控制系統(tǒng)的不穩(wěn)定。并且在上述的控制策略未能考慮車輛建模過程中的不確定因素,因此將上層控制器利用魯棒控制來實現(xiàn),魯棒控制根據(jù)系統(tǒng)的反饋線性化,利用LMI不等式得到魯棒控制器,下層控制器利用新的控制分配的方法來實現(xiàn)控制分配,并且考慮輪胎約束。最終通過仿真所提出的容錯控制方法的有效性。 【關(guān)鍵詞】：魯棒控制 輪轂電機(jī)控制分配 純電動汽車 容錯控制
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U469.72
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 研究背景9
• 1.2 現(xiàn)代電動汽車的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3 控制分配國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3.1 橫擺穩(wěn)定性控制10-11
• 1.3.2 輪轂電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)11
• 1.3.3 防止側(cè)傾系統(tǒng)11
• 1.3.4 四輪獨立驅(qū)動電動汽車系統(tǒng)11-12
• 1.4 四輪獨立驅(qū)動容錯控制研究現(xiàn)狀及發(fā)展12-13
• 1.5 本文的主要工作內(nèi)容13-15
• 第二章 四輪驅(qū)動電動汽車動力學(xué)建模與分析15-27
• 2.1 二自由度車輛動力學(xué)模型15-16
• 2.2 三自由度車輛模型16-20
• 2.3 輪胎模型20-22
• 2.4 電機(jī)和車輪動力學(xué)模型22-23
• 2.5 車輛S-ulink開環(huán)仿真模型23-24
• 2.6 車輛系統(tǒng)S-ulink開環(huán)仿真分析24
• 2.7 車輛Carsim模型24-26
• 2.8 本章小結(jié)26-27
• 第三章 四輪獨立驅(qū)動電動汽車控制分配研究27-46
• 3.1 問題的提出27-30
• 3.2 控制分配30-37
• 3.2.1 控制分配問題30-31
• 3.2.2 控制分配問題的數(shù)值解法31
• 3.2.3 現(xiàn)有的控制分配算法31-33
• 3.2.4 基于L_2-范數(shù)的控制分配方法33-37
• 3.2.5 基于二次規(guī)劃的控制分配策略37
• 3.3 控制分配解析算法37-42
• 3.4 控制再分配策略的研究42-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第四章 基于H-魯棒控制四輪獨立驅(qū)動控制分配方法研究46-58
• 4.1 問題的提出46-48
• 4.2 車輛的動力學(xué)模型48-52
• 4.2.1 魯棒控制器的設(shè)計50-52
• 4.3 扭矩分配策略52-54
• 4.4 控制分配的仿真結(jié)果54-56
• 4.4.1 移線仿真54-55
• 4.4.2 車輛的J-turn仿真55-56
• 4.5 本章小結(jié)56-58
• 第五章 總結(jié)和展望58-60
• 5.1 全文總結(jié)58
• 5.2 論文中的不足之處58
• 5.3 展望58-60
• 致謝60-61
• 參考文獻(xiàn)61-63

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