四輪驅(qū)動混合動力汽車驅(qū)動防滑控制策略研究

【摘要】：汽車驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)(Acceleration Slip Regulation,簡稱ASR)能夠防止驅(qū)動輪過度滑轉(zhuǎn),減少輪胎磨損,提高汽車側(cè)向行駛穩(wěn)定性和動力性。相對于傳統(tǒng)四輪驅(qū)動燃油汽車,本文以具有發(fā)動機(jī)、ISG電機(jī)及輪轂電機(jī)多個動力源的四輪驅(qū)動混合動力汽車為研究對象,其驅(qū)動特性發(fā)生了較大變化,各動力源轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制方式有所不同,因此有必要進(jìn)一步研究該四輪驅(qū)動混合動力汽車的驅(qū)動防滑控制策略。本文以“建立模型—制定控制策略—仿真驗證—快速控制原型”的思路,對四輪驅(qū)動混合動力汽車各個驅(qū)動輪的滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象進(jìn)行研究,制定了適合該混合動力汽車的ASR控制策略,進(jìn)行了離線仿真分析,并基于dSPACE實時仿真系統(tǒng)完成了快速控制原型(RCP)仿真實驗。本文的主要研究內(nèi)容包括以下幾個部分:(1)根據(jù)該四輪驅(qū)動混合動力汽車的結(jié)構(gòu)和ASR研究的需要,基于Matlab/Simulink平臺,以實驗建模法分別建立了前置發(fā)動機(jī)、ISG電機(jī)、后輪驅(qū)動輪轂電機(jī)模型及“魔術(shù)公式”輪胎模型;以理論建模法建立了四輪驅(qū)動混合動力汽車傳動系統(tǒng)模型和七自由度整車動力學(xué)模型。(2)分析了該四輪驅(qū)動混合動力汽車的工作模式,制定了驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)目標(biāo)驅(qū)動轉(zhuǎn)矩控制策略及各動力源轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)分配控制策略。依據(jù)驅(qū)動輪的滑模變結(jié)構(gòu)控制算法,通過汽車行駛車速、滑轉(zhuǎn)率等參數(shù)確定驅(qū)動輪最優(yōu)驅(qū)動轉(zhuǎn)矩;根據(jù)模糊控制算法,以發(fā)動機(jī)經(jīng)濟(jì)效率最優(yōu)為控制目標(biāo),利用輪轂電機(jī)及ISG電機(jī)響應(yīng)快的特點,協(xié)調(diào)分配各動力源轉(zhuǎn)矩。(3)基于Matlab/Simulink平臺,主要在水平直線行駛狀態(tài)下考慮均一低附路面、分離路面、對接路面、棋盤路面四種典型工況,分動力電池電量充足和不足兩種狀態(tài),對該四輪驅(qū)動混合動力汽車驅(qū)動防滑(ASR)控制策略進(jìn)行MATLAB/Simulink離線仿真分析。(4)基于dSPACE半實物實時仿真系統(tǒng),搭建該四輪驅(qū)動混合動力汽車ASR快速控制原型仿真實驗平臺,并進(jìn)行實時仿真試驗驗證,以進(jìn)一步驗證所制定的ASR在線實時控制策略的可行性及實時性。仿真結(jié)果表明,在四種典型工況下,所制定的四輪驅(qū)動混合動力汽車ASR控制策略能有效抑制各驅(qū)動輪過度滑轉(zhuǎn),提高了該混合動力汽車的行駛穩(wěn)定性、動力性,改善了發(fā)動機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性,同時驗證了所制定的ASR控制策略的可行性及實時性。 【關(guān)鍵詞】：驅(qū)動防滑 四輪驅(qū)動 混合動力汽車 滑模變結(jié)構(gòu)控制 模糊控制
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U469.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-21
• 1.1 課題研究目的及意義9
• 1.2 四輪驅(qū)動系統(tǒng)分類9-14
• 1.2.1 傳統(tǒng)四輪驅(qū)動系統(tǒng)分類9-10
• 1.2.2 四輪驅(qū)動混合動力系統(tǒng)分類10-14
• 1.2.3 本文四輪驅(qū)動混合動力汽車14
• 1.3 汽車驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)研究綜述14-20
• 1.3.1 汽車驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)的基本原理14-16
• 1.3.2 混合動力汽車驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)的主要控制方式和原則16-17
• 1.3.3 混合動力汽車ASR國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-20
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容20-21
• 2 四輪驅(qū)動混合動力汽車整車及部件建模21-33
• 2.1 引言21-22
• 2.2 動力傳動系統(tǒng)建模22-26
• 2.2.1 發(fā)動機(jī)建模22-23
• 2.2.2 ISG電機(jī)及輪轂電機(jī)模型23-25
• 2.2.3 傳動系統(tǒng)模型25-26
• 2.3 車輛系統(tǒng)動力學(xué)模型26-32
• 2.3.1 輪胎模型26-28
• 2.3.2 整車動力學(xué)模型28-30
• 2.3.3 輪胎模型與整車動力學(xué)模型的聯(lián)結(jié)30-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 3 四輪驅(qū)動混合動力汽車ASR控制策略研究33-48
• 3.1 引言33
• 3.2 汽車驅(qū)動防滑控制的主要控制算法33-34
• 3.3 目標(biāo)驅(qū)動轉(zhuǎn)矩控制策略34-40
• 3.3.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制簡介34-35
• 3.3.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制的原理35-36
• 3.3.3 滑模變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)36-37
• 3.3.4 目標(biāo)驅(qū)動轉(zhuǎn)矩控制器的設(shè)計37-40
• 3.4 驅(qū)動轉(zhuǎn)矩分配策略40-47
• 3.4.1 模糊邏輯控制概述40
• 3.4.2 四輪驅(qū)動混合動力系統(tǒng)的驅(qū)動模式40-41
• 3.4.3 驅(qū)動轉(zhuǎn)矩分配策略控制器的設(shè)計41-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 4 四輪驅(qū)動混合動力汽車ASR控制策略離線仿真48-60
• 4.1 引言48-49
• 4.2 驅(qū)動防滑控制算法離線仿真分析49-59
• 4.2.1 低附均一路面仿真分析49-51
• 4.2.2 分離路面仿真分析51-53
• 4.2.3 對接路面仿真分析53-57
• 4.2.4 棋盤路面仿真分析57-59
• 4.3 本章小結(jié)59-60
• 5 基于dSPACE快速控制原型實時仿真試驗60-74
• 5.1 引言60
• 5.2 dSPACE實時仿真系統(tǒng)60-61
• 5.2.1 V模式開發(fā)流程60-61
• 5.3 快速控制原型（RCP）仿真試驗61-63
• 5.4 試驗結(jié)果及分析63-73
• 5.4.1 低附均一路面63-65
• 5.4.2 分離路面65-67
• 5.4.3 對接路面67-71
• 5.4.4 棋盤路面71-73
• 5.5 本章小結(jié)73-74
• 6 總結(jié)與展望74-76
• 6.1 全文總結(jié)74-75
• 6.2 研究展望75-76
• 致謝76-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 在學(xué)期間發(fā)表的論文及取得的學(xué)術(shù)成果81

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