四輪輪轂電動車操縱穩(wěn)定性控制方法研究.pdf

1、四輪輪轂電動車具有整備質量輕，機械傳動損耗低，行駛特性靈活等特點，已經逐漸成為研究熱點之一。目前四輪輪轂電動車整車的基本控制研究已經日趨完善，但是針對操縱穩(wěn)定性的研究較少，尤其在路況工況變化以及在干擾的情況下的操縱穩(wěn)定性控制極少涉及，因此操縱穩(wěn)定性已逐漸成為四輪輪轂電動車整車控制的關鍵問題之一。本文主要解決四輪輪轂電動車在車輛參數及運行條件變化，以及車輛在干擾情況下的操縱穩(wěn)定性問題。本文所取得的創(chuàng)新性成果如下：
　　1.為了解決在

2、車輛參數和路面摩擦系數未知的情況下的操縱穩(wěn)定性問題，本文提出了一種基于自適應控制的橫擺角速度和質心側偏角的控制策略。在分析了橫擺角速度和質心側偏角對四輪驅動電動車操縱穩(wěn)定性的影響的基礎上。為了使車輛適應不同路面摩擦系數，設計了一種基于線性模型的四輪輪轂電動車橫擺角速度自適應控制器；鑒于車輛自身參數的漂移，設計了基于質心側偏角的橫擺角速度動態(tài)調整策略，實現了四輪輪轂電動車在不同路況和自身參數變化的情況下橫擺角速度和質心側偏角的控制，提高了

3、車輛的操縱穩(wěn)定性。
　　2.在第1點的基礎上，進一步的研究了車輛的加速性和安全性。一方面考慮到四輪輪轂電動車操縱穩(wěn)定性和加速性能，本文提出了一種基于改進型變速積分的矢量控制策略。另一方面考慮到四輪輪轂電動車操縱穩(wěn)定性和安全性，以電動車坡道起步為例進行研究，本文設計了一種基于龍伯格狀態(tài)觀測器的坡道起步策略，在車輛起步之前采用龍伯格狀態(tài)觀測器進行坡道角度估計，在保證沖擊度滿足車輛起步要求的同時最大的輸出轉矩進行起步。
　　3.由

4、于四輪輪轂電動車的四個輪子均采用獨立驅動方式，因此存在轉矩分配問題，即將可保證車輛操縱穩(wěn)定性的總轉矩經過合理分配到四個輪子上。而目前所采用的平均分配方式在平行兩輪所處于不同工況以及故障的情況下效果并不理想，故本文設計了一種以車輛穩(wěn)定性為目標的目標優(yōu)化轉矩分配策略。該策略先根據電機故障控制策略，確定參與目標優(yōu)化的輪胎力；然后將駕駛員期望驅動轉矩、駕駛員期望橫擺轉矩和前輪側向力比重作為約束條件；最后策略根據當前電動車的運動狀態(tài)，確定了車輪縱

5、向輪胎力和側向輪胎力的權重系數，結合四輪輪轂電動車的約束條件得出以車輛穩(wěn)定性為優(yōu)化目標的轉矩分配方法，為輪轂電機驅動系統(tǒng)提供控制期望值。
　　4.考慮到干擾對四輪輪轂電動車操縱穩(wěn)定性的影響，本文從以下三個方面的干擾為例進行研究。第一，考慮到網絡隨機延遲會造成車輛控制產生偏差，嚴重時甚至會使控制發(fā)散，為了保證網絡隨機延遲干擾條件下的操縱穩(wěn)定性，本文針對車輛網絡的隨機延時干擾設計了一種基于H∞魯棒控制的隨機干擾抑制策略。該策略的主要研

6、究工作為：使用泰勒方法建立包含隨機延時的整車模型，設計H∞魯棒控制控制器，使用LMI優(yōu)化設計方法，求解出控制規(guī)律。保證了在網絡隨機干擾情況下，電動車仍可以按照要求正常的完成指定工況，提高了四輪輪轂電動車的操縱穩(wěn)定性。第二，考慮到電驅動系統(tǒng)諧波對車輛輸出會造成轉矩和轉速脈沖的問題，為了保證諧波干擾條件下的操縱穩(wěn)定性，本文提出了一種基于低通濾波器的諧波抑制策略。該策略使用諧波注入的方式進行諧波抑制，具體對電機產生主要影響的五次諧波和七次諧波

7、分別設計低通濾波器，將計算得到的控制電壓疊加到基波的控制電壓上，從而達到抑制五次和七次諧波的目的。第三，考慮到轉矩干擾對車輛操縱穩(wěn)定性的影響，本文針對電動車負載轉矩突變問題設計了一種基于系統(tǒng)逆的轉矩干擾控制器。該策略將外部的干擾及模型參數的變化造成的實際對象與名義模型輸出的差異統(tǒng)統(tǒng)等效為控制輸入端，及等效出干擾，在控制中引入等量的補償，實現對干擾的完全抑制。本文設計的三種干擾抑制算法保證了電動車在干擾條件下的正常運行，提高了操縱穩(wěn)定性。