关键词：电动汽车;;主动避撞系统;;行车安全场;;模型预测控制
摘 要：随着能源短缺和环境恶化问题的日益凸显,新能源汽车产业正逐渐成为未来汽车行业发展的趋势。而基于轮毂电机驱动的电动汽车因其独特的结构形式成为了各国学者和各大车企的研究热.点。伴随着世界各国汽车保有量的不断增加,交通安全问题越来越受到重视。基于电动汽车主动避撞控制系统的研究很好的兼顾了以上问题,对提高汽车节能性和行车安全性具有重要意义。本文以提高车辆主动安全性为出发点,以带有主动前轮转向系统的轮毂电机驱动电动汽车为载体,针对主动前轮转向和以行车安全场模型为决策的主动避撞系统作了相应的研究。首先,分析了基于人-车-路闭环系统各交通因素对行车风险的影响,研究了其具体评价方法,即行车安全场理论,并建立了行车安全场具体模型,为后文避撞轨迹规划控制器的设计奠定基础.其次,采用模块化思想,分别建立了用于控制器设计的单轨车辆模型、点质量模型以及用于仿真测试的电动车模型,同时对模型的精度和有效性进行了验证,为后续主动避撞控制系统的设计和仿真平台的搭建做准备。再次,基于分层控制结构,对于主动前轮转向和以行车安全场模型为决策的主动避撞控制系统进行了研究。上层控制器以行车安全场场强为优化指标,基于非线性模型预测控制理论优化求解,得到一系列行车风险最小的离散轨迹点;下层控制器将得到的轨迹点进行拟合,得到期望避撞轨迹,通过线性时变模型预测控制算法求解满足目标函数以及各种车辆动力学约束条件的优化问题,得到控制所需要的前轮转角,并将其直接作用于主动前轮转向执行机构,从而实现对期望避撞轨迹的跟踪。最后,为了验证主动避撞控制系统的有效性,联合Matlab/Simulink和Carsim软件设计了离线仿真实验。验证了本文建立的模型和设计的控制系统具有良好的主动避撞效果,能有效提高车辆主动安全性。
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