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FSEC电动方程式赛车电液复合ESP协调控制策略研究

FSEC电动方程式赛车电液复合ESP协调控制策略研究

引用

作者：裴东正中北大学

学位级别：硕士

目前,电动方程式赛车稳定性控制研究主要集中在纯液压ESP或DYC的单一控制,对电液复合协调控制方面的研究关注较少。本文以中北大学知行号FSEC赛车为研究平台,以提升赛车行驶稳定性为目的,对赛车电液复合ESP协调控制策略进行了研究,主要... 详细信息

目前,电动方程式赛车稳定性控制研究主要集中在纯液压ESP或DYC的单一控制,对电液复合协调控制方面的研究关注较少。本文以中北大学知行号FSEC赛车为研究平台,以提升赛车行驶稳定性为目的,对赛车电液复合ESP协调控制策略进行了研究,主要研究内容如下:首先,从极限工况下电液复合ESP协调控制的可行性与必要性出发,通过对电液复合ESP系统的复合优化机理的分析和研究,说明了电液复合对电动方程式赛车行驶稳定性的改善效果,并以此提出了赛车的电液复合ESP协调控制策略思路,为后续电液复合分层控制策略的制定和仿真验证提供理论支撑。其次,针对FSEC赛车实际质心侧偏角估算,提出基于无迹卡尔曼滤波的预估方法,设计了对应的质心侧偏角估算器,并通过两种极限工况下的仿真试验,证明了该估算器在极限工况下对质心侧偏角进行估算的有效性。然后,对电液复合ESP协调控制策略展开研究。基于分层控制理论,以减少系统的目标重叠、优化冗余分配为目的,将质心侧偏角和横摆角速度作为控制变量对控制策略进行设计。上层控制器为决策层,采用滑模变结构算法;下层控制器为转矩分配层,采用基于最小轮胎使用率的力矩二次分配法,将轮毂电机转矩与液压力分配至各轮以实现差动制动。最后,采用CarSim和Simulink进行联合仿真,建立知行号FSEC赛车的车辆动力学模型与控制系统模型。针对低附着系数的道路状况,采用连续正弦函数模拟方向盘的转角输入,对赛车的单移线和紧急双移线两种极限工况进行了仿真,研究赛车的行驶轨迹、横摆角速度、质心侧偏角等因素对稳定性的影响。通过对电液复合ESP协调控制与纯电机DYC控制以及纯液压ESP控制的实际控制效果进行对比分析,结果表明:在极限工况下,与单一系统控制策略相比,本文设计的电液复合ESP协调控制策略可以有效的改善赛车操控性能。

关键词：质心侧偏角估算直接横摆力矩控制电液复合协调控制极限工况联合仿真

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