关键词：电动轮汽车;;电子稳定性控制系统;;直接横摆力矩控制;;协调控制;;极限工况
摘 要：现阶段国内外开展的电动轮汽车稳定性控制研究主要针对ESP或DYC单一系统,极少关注ESP和DYC协调控制对车辆稳定性的改善作用。实际鉴于液压ESP采用的粗放型三模式(增压,保压,减压),无法精确调节制动液压,造成响应延迟;而电动轮汽车轮毂电机转矩精确可控,响应迅速,因此可以在稳定性控制过程中利用轮毂电机的突出优点去弥补液压ESP的固有缺点。据此,本文提出将液压ESP与电动轮汽车DYC组成电液复合系统来提升车辆的操稳特性。首先对电液复合ESP耦合优化机理进行分析,从极限工况下电液耦合优化的必要性和可行性的角度出发,说明电液耦合对电动轮汽车稳定性的改善作用,为后续进一步的电液复合ESP协调控制研究奠定理论基础。考虑到实际的车辆质心侧偏角不易测量,提出基于扩展卡尔曼滤波的质心侧偏角估算方法,通过仿真试验,验证了本文所设计的扩展卡尔曼滤波质心侧偏角估算器即使在极限工况下也能取得较好的估算效果。其次,对电液复合ESP协调控制策略进行研究。本文以汽车质心侧偏角和横摆角速度作为控制量,电液复合ESP协调控制策略采用分层控制,以降低系统的目标重叠性和分配冗余。上层决策控制器采用滑模变结构控制,下层分配控制器以最小轮胎利用率为优化目标,采用二次规划优化分配方法,负责分配各轮电机差动驱动和液压执行单元差动制动。最后,本文利用CarSim和Simulink两软件建立了电动轮汽车整车动力学模型和控制系统模型,针对低附着路面方向盘转角连续输入、低附着路面紧急双移线两种极限工况,从车辆行驶轨迹、横摆角速度、质心侧偏角等角度,比较电液复合ESP协调控制、传统ESP控制和纯电机DYC的控制效果。结果表明:在极限工况下,本文提出的电液复合ESP协调控制比单一系统控制能更好地体现驾驶员的操作意图,提高了电动轮汽车的操纵稳定性。
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