轮毂电机驱动电动汽车,因其较高的能源利用率、更灵活的底盘主动控制以及更快的控制响应等技术优势,成为众多汽车生产企业和科研机构的研究方向。其驱动形式与传统内燃机汽车截然不同,不适合全部利用传统的主动安全系统,所以需进行针对性地开发主动安全系统。目前,在四轮毂电机驱动电动汽车的主动安全系统研究中,大部分研究者仅进行了理论研究,较少研究者进行了试验研究。横摆稳定性控制系统作为车辆最主要的主动安全技术之一,对于提高其横摆稳定性具有重要意义。本文以课题组一款小型四轮毂电机驱动电动试验车为研究对象,对其横摆稳定性控制系统进行了研究。主要研究了汽车运动状态估计算法、修正横摆力矩决策算法、修正横摆力矩分配算法,并进行了仿真和实车试验验证。首先,为了准确地估计汽车的运动状态,基于七自由度汽车动力学模型和Dugoff非线性轮胎模型,提出了一种非线性观测器,对横纵向速度以及横摆角速度进行了联合估计;其次,基于二自由度参考车辆模型与估计的汽车运动状态参数值,利用滑模控制算法设计了修正横摆力矩决策器;然后,在考虑路面附着、轮毂电机转矩等约束下,设计了基于平均分配和载荷比例分配方法的修正横摆力矩分配器。最后在Simulink中搭建了所设计的横摆稳定性控制系统的仿真模型进行仿真验证;基于Woodward公司提供的Moto Hawk系列软件开发平台—D2P(From Development to Production)快速原型开发平台进行了实车的试验设计,然后将控制算法导入到D2P快速原型开发平台,生成软件代码,并将软件刷写到D2P控制器硬件里,完成了限定条件下的实车试验。仿真结果表明:本文提出的汽车状态估计算法精度高,且能适应于不同运行工况;设计的横摆稳定性控制策略响应速度最大可提高3%,纵向速度最大提高了3.75%,方向盘转角最多减少了31.93%,显著地提高了车辆的横摆稳定性能。实车试验结果表明:本文设计的横摆稳定性控制系统响应速度最大可提高2.12%,同时提升了车辆的动力性能,最大提升了4.75%,明显地提高了车辆的横摆稳定性能。
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