基于相平面分析的车辆操纵稳定性控制研究

作     者：李汉杰 

作者单位：合肥工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘俊

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 

主      题：分布式驱动电动汽车 操纵稳定性控制 相平面 模糊控制 模糊神经网络控制 

摘      要：在能源危机和环境污染日益严峻的情况下,电动汽车成为汽车行业发展的必然选择。而电动汽车操纵稳定性控制作为主动安全中的重要部分,也成为人们要重点研究的问题。论文针对在非线性轮胎力作用下导致车辆出现失稳和难以按照驾驶员转向意图行驶的问题,对分布式驱动电动汽车的操纵稳定性控制进行了研究。首先,在Matlab/Simulink软件中建立了包含电机模型和轮胎模型在内的非线性七自由度分布式驱动电动汽车模型。针对汽车操纵稳定性控制中较为重要但又难以直接获得的路面附着系数和质心侧偏角进行了估算,并通过仿真试验证明本文设计的估算方法能够满足需要。其次,针对本文所选择车辆,根据相平面理论设计了质心侧偏角-横摆角速度相平面和质心侧偏角-质心侧偏角速度相平面,对相平面中的稳定区域和非稳定区域的边界进行了研究,在此基础上建立了边界模型,并分析了车速、路面附着系数和前轮转角对边界模型的影响。然后,在非稳定域内,基于两种相平面分别设计了PID横摆力矩控制策略,并对两种控制策略的分配系数采用模糊神经网络控制策略进行了优化;在稳定域内,采用模糊控制策略决策横摆力矩,使进入稳定状态的车辆能够跟随理想状态值。采用二次规划的方式将横摆力矩分配到四个电机上,从而输出各轮最优的纵向力,最终实现操纵稳定性的控制。最后,基于分布式驱动电动汽车模型和操纵稳定性控制策略所构成的仿真平台,选择J-turn、正弦停滞和增幅正弦三种工况对车辆的操纵稳定性进行了仿真分析。