分布式电动车侧倾稳定性与制动稳定性协调控制研究

作     者：兰绍鑫 

作者单位：辽宁工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张丽萍;褚新华

授予年度：2021年

学科分类：082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：侧倾稳定性控制 制动稳定性控制 协调控制 模型预测控制 分布式电动车 

摘      要：分布式电动车汽车采用轮毂电机驱动,会引发车辆质心位置升高、簧下质量增加等情况,从而会影响车辆的侧倾稳定性和制动性协调控制。为解决这一问题,以装有磁流变半主动悬架,采用电机液压复合制动的前轮转向分布式电动车为研究对象,考虑到磁流变半主动悬架阻尼可变的特点,发挥电动车电机液压复合制动优势,基于分层控制结构,解决分布式电动车侧倾稳定性和制动稳定性的协调控制问题。主要研究内容如下:(1)针对单独侧倾稳定性控制,选取载荷的横向转移作为控制目标。保证车辆在高速转弯工况不发生侧翻,采用模型预测控制的控制方法,设计顶层侧倾稳定性控制器,控制由半主动悬架产生的总抗侧倾力矩,同时设计了设计悬架力矩分配器,并选取双移线工况和鱼钩工况进行仿真,对设计的控制器进行验证,试验结果表明本节所设计的控制器能改善极端工况下的侧倾稳定性,只是轻微影响了横摆稳定性。(2)针对单独制动稳定性控制,研究了常规工况下的制动性和附加横摆极端工况下的制动稳定性。针对常规工况,根据I曲线制定了前后轴制动分配策略,并制定常规工况下液压电机复合制动策略。并根据国标对常规工况下制动策略进行验证,试验结果表明控制策略符合国家标准;并基于附加横摆力矩的极端工况,进行制动稳定性控制策略研究,选用模型预测控制算法,设计了基于差动制动技术的横摆力矩控制器,同时给出了横摆力矩和车轮制动力矩的分配关系,以及该工况下的液压电机复合制动策略,并选低附着双移线工况进行制动稳定性仿真试验,对设计的横摆力矩控制器和制动力矩分配策略进行验证,试验结果表明控制策略能改善附加横摆力矩的极端工况的制动稳定性。(3)针对分布式电动车侧倾稳定性与制动稳定性协调控制,以载荷的横向转移和横摆角速度作为控制目标。为了保证车辆在极限工况转弯不失稳不侧翻,采用模型预测控制的方法,设计顶层侧倾稳定性与制动稳定性协调控制器,控制由悬架产生的抗侧倾力矩和由分布式电动车产生的抗横摆力矩。采用前节设计的悬架力矩分配器去分配总侧倾力矩,制动力矩分配器去分配总横摆力矩,并选取双移线工况和鱼钩工况进行仿真试验,对设计的协调控制器进行验证,同时对比了协调控制与悬架单独控制效果,试验结果表明协调控制,比单独悬架控制在侧倾稳定性和制动稳定性都表现得更加优越。