基于相平面的分布式驱动电动汽车稳定性控制

doi:10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.05.011

摘要/Abstract

摘要：

为提高分布式驱动电动汽车的操纵稳定性，提出一种基于相平面法的行驶稳定性控制策略。首先，建立非线性车辆2自由度模型，获得不同路面附着系数下车辆质心侧偏角相平面稳定域边界模型。其次，基于质心侧偏角相平面设计分区域控制器，当车辆处于稳定域内时，采用模糊神经网络控制器来决策横摆力矩，使车辆跟随目标变量；当车辆处于稳定域外时，设计失稳度和模糊神经网络联合控制器决策总横摆力矩，使车辆恢复稳定。最后，基于Simulink和CarSim仿真平台在蛇行绕桩和双移线工况下对稳定性控制方法进行仿真，并进行实车测试验证，结果证明了本文中所提控制策略的可行性和有效性。

关键词: 电动汽车, 行驶稳定性, 相平面, 分布式驱动, 模糊神经网络, 分区域控制器

Abstract:

To improve the handling stability of a distributed driven electric vehicle， a driving stability control strategy based on phase plane method is proposed. Firstly， a two degree?of?freedom nonlinear model for vehicle simulation is established to obtain the boundary model of phase plane stability region for vehicle centroid slip angle with different tire?road friction coefficients. Secondly， a regional controller based on the phase plane of centroid sideslip angle is designed to achieve the stability of vehicle. When the vehicle runs in the stability region， the yaw momentum is determined by the fuzzy neural network controller to make the vehicle follow the target variable. When the vehicle runs out of the stability region， the yaw momentum is determined by a combined controller of instability and fuzzy neural network to restore the stability of the vehicle. Finally， by use of Simulink and CarSim software， the stability control method is verified by simulation and on?road experiment under the condition of snaking driving around pile and double line change. The experimental results reveal the feasibility and effectiveness of the proposed control strategy.

Key words: electric vehicle, driving stability, phase plane, distributed driven, fuzzy neural network, regional controner

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图/表 27

图 1

图 2

表 1

图 3

图 4

图 5

图 6

图 7

图 8

表 2

分布式驱动试验车参数"

参数名称	数值	参数名称	数值
整车质量 $m / k g$	286	转动惯量 $I z / (k g ? m 2)$	203
前后轴距 $L / m$	1.58	质心至前轴距离 $a / m$	0.805
轮距 $B / m$	1.20	质心至后轴距离 $b / m$	0.775
质心高度 $h / m$	0.30	前轮侧偏刚度 $k 1 / (N ? r a d - 1)$	-25 600
轮胎半径 $R / m$	0.23	后轮侧偏刚度 $k 2 / (N ? r a d - 1)$	-20 700
最高电压 $U / V$	403.2	电机峰值转矩 $T / (N ? m)$	140

表 2

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图 10

图 11

图 12

表 3

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图 20

表 4

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图 22

图 23

参考文献 19

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路面附着系数μ	c	k
0.3	0.09	-1.69
0.4	0.11	-2.02
0.5	0.14	-2.37
0.6	0.16	-2.86
0.7	0.19	-2.89
0.8	0.21	-3.04
0.9	0.24	-3.35
1.0	0.28	-3.78

参数	相平面法	γ控制	无控制
最大纵向位移/m	2.51	4.59	6.13
最大侧向位移/m	0.10	0.18	0.27
最大横摆角速度偏差/((°)·s^-1)	1.12	3.16	6.12
最大质心侧偏角/rad	0.068	0.084	0.105
相平面失稳度/rad	0	0.023	0.074

参数	相平面法	γ控制	无控制
最大纵向位移/m	2.85	4.82	6.95
最大侧向位移/m	0.51	0.72	0.84
最大横摆角速度偏差/((°)·s^-1)	2.26	5.31	7.98
最大质心侧偏角/rad	0.087	0.120	0.140
相平面失稳度	0.011	0.030	0.050

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