四轮驱动混合动力汽车驱动防滑控制策略研究

【摘要】：汽车驱动防滑控制系统(Acceleration Slip Regulation,简称ASR)能够防止驱动轮过度滑转,减少轮胎磨损,提高汽车侧向行驶稳定性和动力性。相对于传统四轮驱动燃油汽车,本文以具有发动机、ISG电机及轮毂电机多个动力源的四轮驱动混合动力汽车为研究对象,其驱动特性发生了较大变化,各动力源转矩协调控制方式有所不同,因此有必要进一步研究该四轮驱动混合动力汽车的驱动防滑控制策略。本文以“建立模型—制定控制策略—仿真验证—快速控制原型”的思路,对四轮驱动混合动力汽车各个驱动轮的滑转现象进行研究,制定了适合该混合动力汽车的ASR控制策略,进行了离线仿真分析,并基于dSPACE实时仿真系统完成了快速控制原型(RCP)仿真实验。本文的主要研究内容包括以下几个部分:(1)根据该四轮驱动混合动力汽车的结构和ASR研究的需要,基于Matlab/Simulink平台,以实验建模法分别建立了前置发动机、ISG电机、后轮驱动轮毂电机模型及“魔术公式”轮胎模型;以理论建模法建立了四轮驱动混合动力汽车传动系统模型和七自由度整车动力学模型。(2)分析了该四轮驱动混合动力汽车的工作模式,制定了驱动防滑控制系统目标驱动转矩控制策略及各动力源转矩协调分配控制策略。依据驱动轮的滑模变结构控制算法,通过汽车行驶车速、滑转率等参数确定驱动轮最优驱动转矩;根据模糊控制算法,以发动机经济效率最优为控制目标,利用轮毂电机及ISG电机响应快的特点,协调分配各动力源转矩。(3)基于Matlab/Simulink平台,主要在水平直线行驶状态下考虑均一低附路面、分离路面、对接路面、棋盘路面四种典型工况,分动力电池电量充足和不足两种状态,对该四轮驱动混合动力汽车驱动防滑(ASR)控制策略进行MATLAB/Simulink离线仿真分析。(4)基于dSPACE半实物实时仿真系统,搭建该四轮驱动混合动力汽车ASR快速控制原型仿真实验平台,并进行实时仿真试验验证,以进一步验证所制定的ASR在线实时控制策略的可行性及实时性。仿真结果表明,在四种典型工况下,所制定的四轮驱动混合动力汽车ASR控制策略能有效抑制各驱动轮过度滑转,提高了该混合动力汽车的行驶稳定性、动力性,改善了发动机的燃油经济性,同时验证了所制定的ASR控制策略的可行性及实时性。 【关键词】：驱动防滑 四轮驱动 混合动力汽车 滑模变结构控制 模糊控制
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 课题研究目的及意义9
• 1.2 四轮驱动系统分类9-14
• 1.2.1 传统四轮驱动系统分类9-10
• 1.2.2 四轮驱动混合动力系统分类10-14
• 1.2.3 本文四轮驱动混合动力汽车14
• 1.3 汽车驱动防滑控制系统研究综述14-20
• 1.3.1 汽车驱动防滑控制系统的基本原理14-16
• 1.3.2 混合动力汽车驱动防滑控制系统的主要控制方式和原则16-17
• 1.3.3 混合动力汽车ASR国内外研究现状17-20
• 1.4 本文主要研究内容20-21
• 2 四轮驱动混合动力汽车整车及部件建模21-33
• 2.1 引言21-22
• 2.2 动力传动系统建模22-26
• 2.2.1 发动机建模22-23
• 2.2.2 ISG电机及轮毂电机模型23-25
• 2.2.3 传动系统模型25-26
• 2.3 车辆系统动力学模型26-32
• 2.3.1 轮胎模型26-28
• 2.3.2 整车动力学模型28-30
• 2.3.3 轮胎模型与整车动力学模型的联结30-32
• 2.4 本章小结32-33
• 3 四轮驱动混合动力汽车ASR控制策略研究33-48
• 3.1 引言33
• 3.2 汽车驱动防滑控制的主要控制算法33-34
• 3.3 目标驱动转矩控制策略34-40
• 3.3.1 滑模变结构控制简介34-35
• 3.3.2 滑模变结构控制的原理35-36
• 3.3.3 滑模变结构控制系统的动态品质36-37
• 3.3.4 目标驱动转矩控制器的设计37-40
• 3.4 驱动转矩分配策略40-47
• 3.4.1 模糊逻辑控制概述40
• 3.4.2 四轮驱动混合动力系统的驱动模式40-41
• 3.4.3 驱动转矩分配策略控制器的设计41-47
• 3.5 本章小结47-48
• 4 四轮驱动混合动力汽车ASR控制策略离线仿真48-60
• 4.1 引言48-49
• 4.2 驱动防滑控制算法离线仿真分析49-59
• 4.2.1 低附均一路面仿真分析49-51
• 4.2.2 分离路面仿真分析51-53
• 4.2.3 对接路面仿真分析53-57
• 4.2.4 棋盘路面仿真分析57-59
• 4.3 本章小结59-60
• 5 基于dSPACE快速控制原型实时仿真试验60-74
• 5.1 引言60
• 5.2 dSPACE实时仿真系统60-61
• 5.2.1 V模式开发流程60-61
• 5.3 快速控制原型（RCP）仿真试验61-63
• 5.4 试验结果及分析63-73
• 5.4.1 低附均一路面63-65
• 5.4.2 分离路面65-67
• 5.4.3 对接路面67-71
• 5.4.4 棋盘路面71-73
• 5.5 本章小结73-74
• 6 总结与展望74-76
• 6.1 全文总结74-75
• 6.2 研究展望75-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-81
• 在学期间发表的论文及取得的学术成果81

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