四轮独立驱动电动汽车驱动控制系统稳定性的研究.pdf

华东交通大学2011级硕士学位论文四轮独立驱动电动汽车驱动控制系统稳定性研究电气与电子工程学院李图之万方数据独创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果,也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定,无保密内容。本人签名____________导师签名__________日期___________万方数据摘要I四轮独立驱动电动汽车驱动控制系统稳定性研究摘要随着汽车产业的大力发展和环境问题的日益严重,各国逐渐将关注和发展的重心转移到了电动汽车研发领域。与传统的内燃机汽车和单电机驱动电动汽车相比,四轮独立驱动电动汽车拥有更高的动力、更好的操控性和稳定性提升空间。对四轮独立驱动电动汽车来说,驱动控制器技术是电动汽车的整车智能控制核心。根据四轮独立驱动电动汽车稳定性控制要求,研究设计了汽车姿态测量系统和整车驱动控制策略。首先设计了一种基于nRF51822的汽车无线姿态测量系统,系统以无线射频芯片nRF51822作为数据处理单元和无线发射模块,结合MPU6050传感器设计而成,通过无线发收模块与上位机通信,上位机采用LabVIEW平台对汽车原始数据和经过处理得到的姿态角数据进行实时显示、存储;文中对比了姿态解算的三种方法,四元数法因方程运算简单且没有奇异性问题得到采用;还对姿态解算中产生误差的原因进行分析,进而设计了卡尔曼滤波器对姿态数据进行融合来弥补和修正误差;实验结果表明:姿态测量系统可以实现最优估计汽车姿态角的要求。然后对汽车动力学进行分析,建立了一个9自由度的四轮独立驱动电动汽车动力学模型,结合轮胎和驱动轮模型在Matlab/Simulink环境下建立对应的仿真模型,通过仿真验证了模型的有效性,为通过汽车建模研究其动力学特性提供一些借鉴。最后提出了一种整车驱动综合控制策略,综合了电子差速控制和转矩协调控制的优点,依据工况的不同,采用不同的控制策略来提高汽车的操控性能。低速区执行以Ackermann模型为基础的电子差速控制;高速区执行以分层控制思想为基础的转矩协调控制,转矩协调控制分为三层:控制变量设计层计算选定的稳定性变量参数,横摆力矩控制层计算汽车预期转矩所需的横摆力矩值,最后由两侧车轮力矩分配层根据计算得出的汽车横摆力矩值对两侧各车轮的转矩进行合理分配。在Matlab/Simulink环境下对驱动综合控制系统建立仿真模型进行仿真分析,仿真结果验证了驱动综合控制系统在多样的工况条件下控制的有效性。关键词:电动汽车,四轮独立驱动,汽车姿态测量,驱动综合控制策略,Matlab/Simulink 万方数据AbstractIIResearch on DrivingControl SystemStabilityof Four-Wheel-Independent-Drive Electric VehicleABSTRACTElectric Vehicle(EV)has e a hotspot which various countriesconcern and advancewith the vigorous development of the automobile industry and increasing seriously of environmental -Wheel-Independent-Drive (4-WID) EV has better performance of dynamics controland higher improvementspace of stability and security pare with traditional internal combustion engine vehiclesand single-motordriveEV. Technologyof drive controlleris smart control core of EV. Researchingon stability control of 4-WID EV, automotive attitude m