電動(dòng)車輛底盤(pán)系統(tǒng)協(xié)同控制建模與仿真研究.pdf

1、隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，車輛底盤(pán)系統(tǒng)已步入電子伺服階段、復(fù)雜程度日益提高，對(duì)底盤(pán)子系統(tǒng)分散式的控制已無(wú)法滿足人們對(duì)于整車性能提升的要求。車輛底盤(pán)集成控制是近年來(lái)車輛底盤(pán)控制研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題，電動(dòng)車輛的底盤(pán)集成控制可以基于傳統(tǒng)車輛的底盤(pán)集成研究，對(duì)有動(dòng)力學(xué)耦合關(guān)系的底盤(pán)系統(tǒng)采用集成控制，協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)沖突，提高電動(dòng)車輛的綜合性能。
　　 本文從車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論出發(fā)，考慮電動(dòng)車輛的彎道再生制動(dòng)工況子系統(tǒng)的耦合，以電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、

2、主動(dòng)懸架系統(tǒng)和電液聯(lián)合制動(dòng)系統(tǒng)為研究對(duì)象，根據(jù)牛頓力學(xué)定律，分別建立了考慮輪胎力特性影響的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型、集成整車模型的主動(dòng)懸架數(shù)學(xué)模型、輪轂電機(jī)和防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并針對(duì)每個(gè)子系統(tǒng)的控制目標(biāo)設(shè)計(jì)了子控制器；考慮到轉(zhuǎn)向過(guò)程中整車橫向動(dòng)力學(xué)與垂向動(dòng)力學(xué)的耦合，對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和主動(dòng)懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)了集中控制器，集中控制器能夠?qū)上到y(tǒng)控制目標(biāo)進(jìn)行集中處理的全局優(yōu)化，從而提高耦合工況下兩系統(tǒng)各自的控制性能；在深入分析電動(dòng)車輛底

3、盤(pán)三系統(tǒng)間相互耦合的基礎(chǔ)上，基于集中式控制和分層式控制結(jié)構(gòu)，提出了電動(dòng)車輛底盤(pán)系統(tǒng)協(xié)同控制思路，即設(shè)計(jì)一個(gè)協(xié)同控制器用于負(fù)責(zé)協(xié)同所有的下級(jí)控制器，而下級(jí)控制器允許由子控制器按任意控制結(jié)構(gòu)構(gòu)成。本文設(shè)計(jì)的協(xié)同控制器用于負(fù)責(zé)協(xié)同電機(jī)制動(dòng)控制器、防抱死制動(dòng)控制器以及電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向+主動(dòng)懸架集中控制器，當(dāng)發(fā)生電動(dòng)車輛縱向動(dòng)力學(xué)與橫向動(dòng)力學(xué)或垂向動(dòng)力學(xué)耦合時(shí)，僅需由協(xié)同控制器根據(jù)車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息，計(jì)算出當(dāng)前運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的穩(wěn)態(tài)值，對(duì)相應(yīng)的下級(jí)控制器發(fā)出

4、補(bǔ)償或修正命令，改善和提高轉(zhuǎn)向工況下電液聯(lián)合制動(dòng)過(guò)程的制動(dòng)穩(wěn)定性和操縱穩(wěn)定性。
　　 本文基于。MATLAB/Simlink建立了電動(dòng)車輛底盤(pán)系統(tǒng)的仿真模型，進(jìn)行了大量的仿真研究。仿真結(jié)果表明，考慮輪胎力特性的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠反應(yīng)出轉(zhuǎn)向過(guò)程由車身姿態(tài)變化引起的輪胎力變化，從而改變轉(zhuǎn)向系阻力，影響電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力矩輸出；采用線性二次型調(diào)節(jié)器控制的主動(dòng)懸架與被動(dòng)懸架相比，各項(xiàng)性能指標(biāo)都有明顯提高，證明了所設(shè)計(jì)的主動(dòng)懸架控制

5、器有效；以液壓防抱死制動(dòng)控制為主，電機(jī)制動(dòng)控制為輔的電液聯(lián)合制動(dòng)控制方法，能夠有效回收制動(dòng)能量，同時(shí)能夠有效防止車輪抱死，保證制動(dòng)效能，從而保證了電液聯(lián)合制動(dòng)過(guò)程的制動(dòng)穩(wěn)定性；采用線性二次型高斯控制理論設(shè)計(jì)的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向和主動(dòng)懸架集中控制器，能夠較好的對(duì)傳感器信號(hào)濾噪，具有較高的工程實(shí)用價(jià)值，并且集中控制方法能夠改善轉(zhuǎn)向工況下的車身姿態(tài)和橫向穩(wěn)定性，從而提高系統(tǒng)的操縱穩(wěn)定性；采用協(xié)同控制策略，能夠較好的協(xié)調(diào)底盤(pán)各子系統(tǒng)的耦合，降低系統(tǒng)間