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4WID轮毂电机式电动汽车横摆稳定性滑模控制研究

刘秋生  徐延海  陈启  张众华  
【摘要】:针对目前所研究的四轮独立驱动(4WID)轮毂电机式电动实验车各轮驱动电机转矩独立控制且调节迅速的特点,对其横向失稳状态的稳定性控制进行了理论研究。采用分层方法,上层基于滑模控制理论,分别设计了以车身横摆角速度和质心侧偏角为控制变量并考虑其误差变化率的高阶滑模控制器,采用消除两控制变量耦合影响的协调控制策略产生维持汽车稳定所需的附加横摆力矩。根据所需附加横摆力矩的大小,在下层分配设定一个阈值判断模块,通过判定在效率车轮"差值驱动"或"差值驱动+差动制动同步协调"的四轮驱动/制动力协同分配这两种模式之间切换选择来产生附加横摆力矩的方法对汽车失稳状态进行主动干预,最后在所建立的包含"魔术公式"轮胎模型及集成电机控制模型的九自由度非线性4WID轮毂式电动汽车模型进行了典型试验工况下的仿真验证。结果显示,3个评价操稳性的重要参数在系统控制下得到很好地改善,横摆角速度的变化幅值能控制在0.291 rad/s以内,基本跟随转向输入的变化,且很好地跟踪二自由度理想汽车模型下的期望横摆角速度;同时质心侧偏角变化幅值则控制在0.077 rad以内,并接近所期望的质心侧偏角幅值0.025 rad;侧向加速度最大幅值也由无控制的8.224 m/s2变化到了6.545 m/s2,且跟随转向输入而变化。表明采用的控制方法能有效地提高汽车行驶工况下的操纵稳定性和主动安全性。

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