混合動(dòng)力汽車TCS控制策略的研究

【摘要】：作為目前環(huán)保與節(jié)能主題下最具有前景的電動(dòng)汽車,混合動(dòng)力汽車正在逐步替代傳統(tǒng)燃油汽車,其安全性也越來越受到關(guān)注。汽車牽引力控制系統(tǒng)(Traction Control System,簡(jiǎn)稱TCS)能夠使汽車在各狀況下都能獲得最佳牽引力,防止驅(qū)動(dòng)輪過度滑轉(zhuǎn),提高車輛的動(dòng)力性和行駛穩(wěn)定性?；旌蟿?dòng)力汽車有電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)兩個(gè)動(dòng)力源,其驅(qū)動(dòng)特性相對(duì)于傳統(tǒng)燃油汽車發(fā)生了較大變化,牽引力控制系統(tǒng)增加了電機(jī)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)方式,因此混合動(dòng)力轎車的驅(qū)動(dòng)防滑控制策略具有重要的研究意義。本文以某單軸并聯(lián)ISG型中度混合動(dòng)力汽車為研究對(duì)象,按照“建立模型-制定控制策略-仿真驗(yàn)證”的思路,研究了混合動(dòng)力汽車的驅(qū)動(dòng)防滑控制問題并制定了混合動(dòng)力汽車TCS控制策略,基于dSPACE實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)進(jìn)行了控制策略的快速控制原型仿真實(shí)驗(yàn)。本文的研究?jī)?nèi)容包括:根據(jù)該混合動(dòng)力汽車的組成結(jié)構(gòu)和TCS研究的需要,基于Matlab/Simulink平臺(tái),以實(shí)驗(yàn)建模法建立了發(fā)動(dòng)機(jī)、ISG電機(jī)模型和“魔術(shù)公式”輪胎模型;以理論建模法建立了車輛傳動(dòng)系模型和七自由度整車動(dòng)力學(xué)模型,為研究TCS的控制策略提供了仿真基礎(chǔ)。制定混合動(dòng)力汽車牽引力控制系統(tǒng)的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩控制策略及轉(zhuǎn)矩分配策略。目標(biāo)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩控制策略基于滑模變結(jié)構(gòu)控制算法,根據(jù)車輛行駛過程中的車速、驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)率等變量來確定最優(yōu)驅(qū)動(dòng)力矩。驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩分配策略基于模糊控制算法,以發(fā)動(dòng)機(jī)效率最優(yōu)為控制目標(biāo),利用ISG電機(jī)轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快并精確的特點(diǎn),分配發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。在Matlab/Simulink仿真環(huán)境中,分別在低附均一、分離、對(duì)接和棋盤路面四種典型路面下,對(duì)制定的控制策略進(jìn)行離線仿真。仿真結(jié)果表明所制定的混合動(dòng)力汽車牽引力控制策略具有較好的控制效果,能夠有效抑制驅(qū)動(dòng)輪過度滑轉(zhuǎn),車輛的行駛穩(wěn)定性、動(dòng)力性也得到了一定程度的提高?；赿SPACE實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng),搭建混合動(dòng)力汽車TCS快速控制原型仿真平臺(tái)并進(jìn)行快速控制原型仿真試驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)時(shí)仿真結(jié)果與離線仿真結(jié)果基本一致,表明了所制定的混合動(dòng)力汽車TCS控制策略的有效性和可行性。 【關(guān)鍵詞】：混合動(dòng)力汽車 牽引力控制系統(tǒng) 轉(zhuǎn)矩分配 滑模變結(jié)構(gòu)控制 快速控制原型
【學(xué)位授予單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U469.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 混合動(dòng)力汽車TCS的研究目的及意義10-11
• 1.2 混合動(dòng)力汽車綜述11-15
• 1.2.1 混合動(dòng)力汽車的分類11-13
• 1.2.2 ISG型混合動(dòng)力汽車13-15
• 1.2.3 混合動(dòng)力汽車的控制策略15
• 1.3 汽車牽引力控制系統(tǒng)的基本原理15-16
• 1.4 混合動(dòng)力汽車TCS國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.4.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀17-18
• 1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容18-20
• 2 混合動(dòng)力汽車整車及部件建模20-30
• 2.1 引言20
• 2.2 ISG混合動(dòng)力汽車動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)20-21
• 2.3 動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)建模21-24
• 2.3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)建模21-22
• 2.3.2 ISG電機(jī)模型22-23
• 2.3.3 傳動(dòng)系模型23-24
• 2.4 輪胎模型24-25
• 2.5 車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型25-29
• 2.5.1 整車動(dòng)力學(xué)模型25-28
• 2.5.2 輪胎模型與整車動(dòng)力學(xué)模型的聯(lián)結(jié)28-29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 3 混合動(dòng)力汽車TCS控制策略的制定30-48
• 3.1 引言30
• 3.2 混合動(dòng)力汽車TCS的主要控制方式和原則30-32
• 3.2.1 混合動(dòng)力汽車牽引力控制的主要控制方式30-31
• 3.2.2 混合動(dòng)力汽車牽引力控制的主要控制原則31-32
• 3.3 汽車牽引力控制系統(tǒng)的主要控制算法32-34
• 3.4 目標(biāo)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩控制策略34-39
• 3.4.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制簡(jiǎn)介34
• 3.4.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制的原理34-36
• 3.4.3 滑模變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)36
• 3.4.4 驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)目標(biāo)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩控制器的設(shè)計(jì)36-39
• 3.5 驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩分配策略39-45
• 3.5.1 模糊邏輯控制概述39-40
• 3.5.2 ISG并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)模式40
• 3.5.3 驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩分配策略控制器的設(shè)計(jì)40-45
• 3.6 本章小結(jié)45-48
• 4 混合動(dòng)力汽車牽引力控制策略離線仿真48-56
• 4.1 引言48
• 4.2 牽引力控制算法離線仿真研究48-53
• 4.2.1 低附均一路面仿真分析48-49
• 4.2.2 分離路面仿真分析49-50
• 4.2.3 對(duì)接路面仿真分析50-52
• 4.2.4 棋盤路面仿真分析52-53
• 4.3 本章小結(jié)53-56
• 5 混合動(dòng)力汽車TCS控制策略的快速控制原型仿真試驗(yàn)56-66
• 5.1 引言56
• 5.2 控制系統(tǒng)的V型開發(fā)流程與dSPACE實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)56-59
• 5.2.1 控制系統(tǒng)的V型開發(fā)流程56-57
• 5.2.2 dSPACE實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)57-59
• 5.3 快速控制原型仿真試驗(yàn)59-60
• 5.4 試驗(yàn)結(jié)果及分析60-65
• 5.4.1 低附均一路面60-61
• 5.4.2 分離路面61-62
• 5.4.3 對(duì)接路面62-64
• 5.4.4 棋盤路面64-65
• 5.5 本章小結(jié)65-66
• 6 全文總結(jié)與展望66-68
• 6.1 全文總結(jié)66-67
• 6.2 研究展望67-68
• 致謝68-70
• 參考文獻(xiàn)70-72
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的研究成果72

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