電動(dòng)汽車動(dòng)力學(xué)控制.pdf

1、相比較于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)而言,電動(dòng)機(jī)能夠精確地產(chǎn)扭矩,同時(shí)這個(gè)扭矩能夠精確的測(cè)量到。并且電動(dòng)機(jī)能夠獨(dú)立的安裝在每個(gè)輪子上,同時(shí)能夠產(chǎn)生負(fù)扭矩。這些都是傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)無(wú)法做到的。因此,從控制工程角度而言,電動(dòng)車有很多其他的優(yōu)點(diǎn)。比如,通過(guò)扭矩的反饋,為控制策略增加了一個(gè)參考量,從而得到更加精確和準(zhǔn)確的動(dòng)力學(xué)控制。
　　首先,本文建立了一個(gè)基于MATLAB/Simulink的車輛動(dòng)力學(xué)模型。作為一個(gè)驗(yàn)證算法可靠性和有效性的重要工具,這個(gè)模型有足

2、夠的復(fù)雜度和自由度(共12個(gè))。首先魔術(shù)公式被用來(lái)模擬輪胎和地面的摩擦力,這個(gè)公式能夠很好的模擬出摩擦圓的概念。其次底盤(pán)的運(yùn)動(dòng)模型有三個(gè),即縱向運(yùn)動(dòng),橫向運(yùn)動(dòng)和橫擺運(yùn)動(dòng)。另外,車輛運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的載荷轉(zhuǎn)移也被考慮其中,它是造成橫向不穩(wěn)定的一個(gè)重要因素。車的運(yùn)動(dòng)軌跡也實(shí)時(shí)的能夠得到,給讀者一個(gè)直觀的感覺(jué)。最后,在實(shí)際工程應(yīng)用中,一個(gè)無(wú)刷直流電機(jī)的扭矩輸出是與電機(jī)轉(zhuǎn)速有一定耦合關(guān)系的,不同轉(zhuǎn)速下,扭矩輸出都有一個(gè)上下限。因此,為了減小仿真與實(shí)際

3、的差距,一個(gè)簡(jiǎn)單的電機(jī)模型也被采用了。
　　其次,利用扭矩的反饋,一個(gè)新的縱向動(dòng)力學(xué)控制算法被提出。該算法基于一個(gè)全新的定義量,即電機(jī)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。它定義為電機(jī)輸出扭矩與角加速度之比。為了保證電動(dòng)車縱向的穩(wěn)定性,這個(gè)量有一個(gè)安全范圍。同時(shí)提出一個(gè) PI控制器來(lái)使得等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在其安全范圍內(nèi)。不同路面條件下的仿真結(jié)果顯示出該算法能夠有效地保證電動(dòng)車縱向動(dòng)力學(xué)的穩(wěn)定。同時(shí)也表示出該算法不依賴與任何路面條件,也不需要任何預(yù)知的路面條件。

4、最后,一個(gè)測(cè)功機(jī)臺(tái)架被用來(lái)當(dāng)做試驗(yàn)平臺(tái)來(lái)驗(yàn)證算法在試驗(yàn)中的有效性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明該算法在試驗(yàn)中仍能保持有效性。
　　最后,當(dāng)研究橫向動(dòng)力學(xué)時(shí),為了避開(kāi)針對(duì)車輛側(cè)偏角的基于數(shù)學(xué)的觀測(cè)器,一個(gè)修改后的基于電機(jī)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的縱向控制器被驗(yàn)證出,在兩維動(dòng)力學(xué)的情況下,其仍能保證縱向的穩(wěn)定,也就是說(shuō)能夠保證小的車輛側(cè)偏角。因此提出了一個(gè)基于橫擺力矩觀測(cè)器的橫向動(dòng)力學(xué)控制器。該控制器首先得出一個(gè)理想的車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài),通過(guò)理想的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀