【摘 要】
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出于对环境和能源危机的忧虑,世界各国大力推进电动汽车的发展。轮毂电机驱动的电动汽车具有更高的能量转换效率、更简单的底盘机械结构、更好的控制性能,成为当下电动汽车研
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出于对环境和能源危机的忧虑,世界各国大力推进电动汽车的发展。轮毂电机驱动的电动汽车具有更高的能量转换效率、更简单的底盘机械结构、更好的控制性能,成为当下电动汽车研究的热点。由于装配轮毂电机的车轮易于独立控制,为提升车辆高速行驶的运动性能,本文基于模型预测控制算法对车辆主动转向和轮胎力分配进行集成控制。本文分析车辆水平运动,建立了包含纵向、侧向、横摆运动和四个车轮运动的七自由度动力学模型。考虑到转向和轮胎力分配都是受到轮胎特性的影响,利用魔术轮胎公式建立轮胎模型,通过CarSim软件仿真测试各个工况下轮胎特性。考虑到车辆水平行驶的动态特性,文中采用侧向、横摆二自由度模型设计四轮主动转型预测控制器。为提高车辆行驶稳定性,提出使侧偏角为零的四轮主动转向横摆角速度跟踪控制,利用带约束的预测控制模型,采用二次规划方法求解后轮转角和附加前轮转角。控制器在保证横摆角速度的前提下,减小车辆侧偏,从而提升电动车转向行驶的横摆稳定性,并利用Matlab/Simulink联合CarSim进行仿真验证。针对转向和轮胎力分配集成控制出现的耦合问题,分析转向和轮胎力共同影响车辆的横摆响应,提出利用附加横摆力矩的方式减弱两个控制系统之间的干扰。在预测控制器的基础上,考虑到轮胎特性和垂直载荷的影响,增加摩擦圆约束优化轮胎力分配控制。利用分层控制的思想,实现转向与轮胎力分配的集成控制。最后利用仿真软件验证了控制算法的可行性,实验表明四轮主动转向联合驱动力分配能更好的保障在极限工况下的稳定行驶。
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