四輪獨立電動輪直驅汽車底盤系統機電耦合擺振控制

《四輪獨立電動輪直驅汽車底盤系統機電耦合擺振控制》是依託東南大學，由陳南擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：四輪獨立電動輪直驅汽車底盤系統機電耦合擺振控制
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：陳南
• 依託單位：東南大學

中文摘要

建立獨立電動4輪驅動多連桿懸架底盤系統的機電耦合擺振問題非線性顫振動力學模型，關注4輪獨立驅動行駛要求的電子差速等電控策略對系統自激顫振的效應；研究對應數學分析及可視化分析方法，使用可把握非線性系統整體特徵和局部細節的微分幾何方法，包括穩定性分析譜單元法，非雙曲平衡點中心流形局部穩定性分析方法，發展參數攝動下奇異性和高階分叉分析，把握其極限環特徵；研究擺振控制和電動車驅動功能控制算法邏輯上應具有的協調；特別研究系統的可鎮定性，建模輪胎路面特性和機構間隙等為多源複合不確定性干擾，按ADC方式處理干擾特徵導致的高維非線性系統的降維和解耦，局部反饋線性化及局部鎮定；針對干擾和參數不確定性，考慮全局鎮定和自適應魯棒控制準則；在獲得有效分析方法、把握主要因素和合理控制分配邏輯基礎上，研究出能降低系統擺振發生幾率和有效應對擺振的底盤機構設計準則和獨立電動輪4輪驅動的功能控制邏輯管理策略。

結題摘要

基於輪轂電機四輪獨立驅動電動汽車（4WID），研究發展了新的非線性擺振動力學模型：綜合了懸架繞縱軸的擺動和主銷後傾角的影響，採用張弦模型的假設來推導約束公式；考察了輪轂電機的引入導致的簧下質量增大對系統擺振的影響；穩定性分析結果與數值仿真結果完全吻合，證明了模型的可靠性；此外，該模型可以分析任意參數對系統動力學性能的影響。 輪胎模型的使用是汽車前輪擺振分析的一個重要的因素。分別採用魔術公式和時滯輪胎模型來估算側向力，並根據刷子模型和張弦模型推導約束公式，對此四種非線性模型進行了非線性和擬線性化的動力學分析和比較。總的來說，兩種輪胎模型得到的穩定性圖結構類似、範圍接近，但它們卻又很不同：從原理上說，魔術公式將輪胎接地印記假設為一條直線（只在尾部引入了由滑移而產生的非線性），而時滯輪胎模型不限制輪胎接地印記的形狀；從結果來看，時滯輪胎模型可以描述尤其高速情況下更豐富的動力學行為。 為了研究獨立懸架車輛的擺振問題，建立了雙叉臂結構獨立前懸地面車輛擺振系統8自由度動力學模型，並考慮了車身的側傾運動、俯仰運動、橫擺運動和垂向運動與汽車前輪繞其主銷的擺振之間的耦合作用。研究了擺振模型的分岔特性，分析了極限環產生的條件。採用MATLAB軟體進行仿真，討論了車速，車身質量，車身重心前後位置和汽車前懸架彈簧傾角等參數對轉向輪擺振和車身運動的影響。分析和仿真結果證明了車身運動與轉向輪擺振之間有相互的耦合作用，也證明了結論的正確性。 為車輛擺振問題測試的難題，進行了試驗用四輪獨立驅動電動汽車（4WID）樣車研發，確定了整車的總體布置和整車控制系統，全新自開發的控制算法及動力電池管理系統。利用有限元方法對車架進行校核和最佳化設計。對懸架系統進行設計並利用多體動力學虛擬樣機進行最佳化分析。建立整車虛擬樣機模型，根據汽車操縱穩定性試驗方法對整車進行操縱穩定性分析及擺振分析評價。根據試驗車的設計準則，完成了試驗車的裝配並成功完成自有控制算法的控制系統及動力總成的研發及總調，進行了各種工況的路試。