纯电动汽车自适应巡航控制系统控制策略研究

【摘要】：伴随着汽车保有量的增加，随之而来的是道路交通拥挤、交通事故频发、能源需求日益增加和环境污染加剧等一系列社会问题。目前，世界上主要大城市内道路基础设施已没有太大的上升空间，如何解决人们对汽车使用需求和所产生社会问题这一矛盾，是摆在广大汽车科研人员面前一个亟待解决问题。为此，研究能够提高道路使用率、减轻驾驶员负担、增加行驶安全性和减轻环境污染，并且集先进电控系统与江南网页版登录入口官网下载 于一体的相关课题具有重要意义。 本文结合国家863计划“电动汽车底盘动力学控制系统开发”项目，针对传统动力汽车对石油能源过度消耗和对环境造成严重污染的现状，在查阅大量国内外关于自适应巡航控制系统文献的基础上，依据传统动力汽车向江南网页版登录入口官网下载 这一发展趋势，为充分发挥汽车自适应巡航控制系统所具有的优点，节约石油能源和减轻环境污染，提出纯电动汽车自适应巡航控制系统控制策略研究这个课题。论文主要研究内容如下： 1.搭建纯电动汽车整车动力学模型 在介绍电动汽车驱动方式的基础上，制定出本研究电动汽车驱动方案，根据纯电动汽车动力性设计需求，进行驱动电机类型和参数匹配，对所选择的开关磁阻电机进行建模研究，并制定出适合电动汽车驱动的直接转矩控制策略，开发出适合电动汽车的固定速比变速器，在CarSim车辆动力学模型的基础上，通过结构改造和参数匹配，搭建出电动汽车整车动力学模型，并进行纵向动力性验证。 2.制定汽车自适应巡航控制系统控制策略 从驾驶员实际操作ACC系统角度出发，为确保控制系统能够正常运行，且对于驾驶员的干预命令能够及时、准确、有效地做出反应，研究并制定出驾驶员主动干预优先控制策略、系统间各模式切换策略和制动控制/驱动控制切换策略。 3.开发汽车自适应巡航控制系统控制算法 在对固定车间时距（CTH）算法分析研究基础上，开发出可变车间时距（VTH）安全距离算法，并对算法进行稳定性分析；通过对经典PID控制算法分析研究，设计出适合驱动电机的增量式PID速度控制算法；依据模糊控制器控制机理，按照模糊控制器设计的开发方法和步骤，开发出了本研究所需的距离模糊控制器。 4.选定仿真环境，搭建ACC系统软件离线仿真平台 在介绍电控系统“V”模式开发流程基础上，将所开发的ACC系统控制策略及算法，在Matlab/Simulink开发环境中以原型方式进行实现，利用Matlab/Simulink与CarSim软件相联合的方式，充分发挥CarSim车辆动力学模型精度高、参数设置方便和具有3D动画场景演示等功能，搭建出纯电动汽车ACC系统软件离线仿真平台，通过选择五种ACC系统中常见的典型行驶工况进行了软件离线仿真，依据仿真结果验证所开发的控制策略及控制算法的准确性和有效性。 【关键词】：纯电动汽车 自适应巡航控制 控制策略 软件仿真
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-25
• 1.1 研究的背景及意义11-14
• 1.2 自适应巡航控制系统简介14-20
• 1.2.1 自适应巡航控制系统发展脉络14-19
• 1.2.2 自适应巡航控制系统组件及架构19-20
• 1.3 自适应巡航控制系统算法20-23
• 1.3.1 目标识别算法21-22
• 1.3.2 系统控制算法22-23
• 1.4 本文主要研究内容23-25
• 第2章 纯电动汽车整车动力学模型25-39
• 2.1 纯电动汽车驱动方案选择25-26
• 2.2 驱动电机选择与建模26-34
• 2.2.1 电机类型选择及参数匹配26-30
• 2.2.2 电机数学建模及控制策略30-34
• 2.3 变速器模型34-35
• 2.3.1 传动系速比选择34
• 2.3.2 变速器模型实现34-35
• 2.4 整车动力学模型建立与验证35-37
• 2.4.1 整车动力学模型建立35-36
• 2.4.2 整车动力学模型验证36-37
• 2.5 本章小结37-39
• 第3章 纯电动汽车 ACC 系统控制策略及算法设计39-59
• 3.1 系统控制策略制定及实现39-44
• 3.1.1 驾驶员主动干预优先策略40-41
• 3.1.2 系统各状态间切换策略41-43
• 3.1.3 驱动与制动控制切换策略43-44
• 3.2 安全距离算法44-47
• 3.2.1 安全距离算法研究分析44-45
• 3.2.2 安全距离算法设计45-47
• 3.3 速度控制算法47-50
• 3.3.1 PID 控制原理47-48
• 3.3.2 速度控制算法设计48-50
• 3.4 距离控制算法50-58
• 3.4.1 模糊控制原理50-51
• 3.4.2 距离控制算法设计51-58
• 3.5 本章小结58-59
• 第4章 纯电动汽车 ACC 系统软件仿真研究59-79
• 4.1 车辆动力学仿真软件60-63
• 4.1.1 CarSim 软件简介60-62
• 4.1.2 CarSim 与 Simulink 实时接口62-63
• 4.2 系统软件仿真平台63-66
• 4.3 典型工况仿真研究66-78
• 4.3.1 定速巡航工况66-68
• 4.3.2 切入工况68-72
• 4.3.3 切出工况72-74
• 4.3.4 跟随工况74-76
• 4.3.5 “走-停”工况76-78
• 4.4 本章小结78-79
• 第5章 全文总结79-81
• 参考文献81-89
• 致谢89

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