高速電動(dòng)輪系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制研究.pdf

1、相比于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車,電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)汽車擁有多個(gè)獨(dú)立可控的動(dòng)力源,更易于實(shí)現(xiàn)汽車行駛時(shí)的差速、差力和更精確的整車控制,但也使相關(guān)控制技術(shù)更加復(fù)雜化。因此,如何對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行正確地控制需要進(jìn)一步深入分析。本文以電動(dòng)輪系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)為研究對(duì)象,在電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制及電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)力控制兩方面展開了研究,其中電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)力控制又可以進(jìn)一步分為電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)防滑控制和電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)整車動(dòng)力學(xué)控制兩部分。
　　本文建立和分析了永磁同步電機(jī)在不

2、同坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,由于在三相靜止坐標(biāo)系下電機(jī)的轉(zhuǎn)矩方程是與轉(zhuǎn)子位置有關(guān)的時(shí)變方程,不利于對(duì)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行精確控制,而在dq坐標(biāo)系下的電機(jī)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子位置無關(guān);所以結(jié)合項(xiàng)目電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和對(duì)電動(dòng)輪使用要求的分析,選擇直軸電流id0的矢量控制方法作為電機(jī)的控制策略,并進(jìn)一步研究了永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)方式。
　　根據(jù)對(duì)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的分析,將電機(jī)的電流環(huán)和速度環(huán)分別校正成典型I型系統(tǒng)和典型 II型系統(tǒng),推導(dǎo)了電流環(huán)和速度環(huán)調(diào)

3、節(jié)器的參數(shù)計(jì)算公式;在此基礎(chǔ)上對(duì)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真,仿真發(fā)現(xiàn)電機(jī)采用轉(zhuǎn)速控制或轉(zhuǎn)矩控制都可以取得較好的控制效果,且轉(zhuǎn)矩控制時(shí)的系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間要遠(yuǎn)小于速度控制時(shí)的系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間;接下來利用試驗(yàn)臺(tái)架對(duì)電機(jī)性能進(jìn)行了測(cè)試,得到了電機(jī)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性圖等;根據(jù)電機(jī)的仿真和試驗(yàn)結(jié)果,結(jié)合電動(dòng)輪的使用工況以及對(duì)整車四輪速度耦合關(guān)系的分析,決定將轉(zhuǎn)矩作為電機(jī)的控制目標(biāo)。
　　研究了模型跟蹤控制和滑模變結(jié)構(gòu)控制兩種電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)防滑控制方法,提出了基

4、于分段線性插值的路面識(shí)別算法;根據(jù)對(duì)四分之一車輛模型的仿真,發(fā)現(xiàn)采用模型跟蹤控制只需根據(jù)車輪的轉(zhuǎn)速信息就能抑制車輪的過度滑轉(zhuǎn);同時(shí),提出的分段線性插值算法可以有效地對(duì)不同路面進(jìn)行識(shí)別;且以路面識(shí)別為基礎(chǔ)的電動(dòng)輪滑模變結(jié)構(gòu)控制可以很好地保證車輪的實(shí)際滑轉(zhuǎn)率跟隨最優(yōu)滑轉(zhuǎn)率變化。
　　建立了汽車七自由度模型、輪胎模型和電機(jī)模型,提出了整車動(dòng)力學(xué)分層控制方案,包括上層整車運(yùn)動(dòng)控制器和下層驅(qū)動(dòng)力分配控制器;根據(jù)對(duì)汽車?yán)硐胄旭偺匦缘姆治?整車

5、運(yùn)動(dòng)控制器將汽車橫擺角速度和縱向加速度作為控制目標(biāo)量,采用PI控制算法來計(jì)算控制器的輸出量;驅(qū)動(dòng)力分配控制器以降低總的輪胎利用率為優(yōu)化目標(biāo),采用加權(quán)最小二乘法進(jìn)行四輪驅(qū)動(dòng)力分配;對(duì)七自由度汽車模型的仿真結(jié)果表明,本文提出的整車動(dòng)力學(xué)控制方法既可以有效保證汽車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)跟蹤理想值變化,也可以消除四輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)相互間差異性給汽車直線行駛穩(wěn)定性帶來的影響;另外,研究還發(fā)現(xiàn)通過將整車動(dòng)力學(xué)控制和模型跟蹤控制進(jìn)行集成得到電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)力控制,其在低附著