汽车驱动轮电子差速控制方法研究

论文摘要

随着人民生活水平提高和汽车工业的快速发展,使得国民汽车保有量飞速增长。而这一增长对自然环境的保护以及交通的安全性提出了很大的考验。电动汽车技术作为集自动控制、电气、车辆工程等技术于一身的综合技术,始终受到各界的关注。电子差速系统作为电动汽车驱动控制系统的重要组成部分,在推动电动汽车发展的过程中起到至关重要的作用。本文以双前轮驱动的电动轮电动车作为研究对象,对电动轮电动汽车的电子差速控制进行理论与实践研究,在相关研究领域具有一定的现实意义。电机控制驱动系统是电动汽车电子差速系统的核心技术,本文对其进行了重点分析研究。通过进行关于电机驱动理论的研究,对本文中涉及到的问题进行了详细的分析,例如,电机的动态方程和传递函数的确定,电机转速闭环控制的PID控制规律,以及数字PID控制方法中使用模糊控制算法对PID参数的整定。除了驱动系统之外,本文还对电子差速系统控制策略进行了研究。首先阐述了硬件执行机构、控制系统以及转向原理。本文利用Ackerman--Jeantand转向模型,计算了电子差速过程中随角度变化的各个车轮的车速并讨论了转向时转向轮之间的转矩分配问题。另外,本文对匀速前进时的驱动轮速度一致性的协调、加减速运行和匀速运行的工作模式进行了研究,确定了转向时电子差速的控制策略。最后,本文对设计完成的电动汽车从机械结构、电气系统两个方面的参数进行了描述。在设计完成的电动汽车原理样车上对电机控制驱动系统进行试验,对电子差速转向时的参数进行仿真计算,通过试验和大量仿真的数据及图形,验证了设计方案的可行性和可靠性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外发展现状
• 1.2.2 国内发展现状
• 1.3 研究目的及意义
• 1.3.1 传统差速器
• 1.3.2 电子差速系统
• 1.4 本论文的主要研究内容
• 第二章 直流电机控制
• 2.1 电动轮
• 2.1.1 电动轮结构
• 2.1.2 电动轮结构优势
• 2.2 电机驱动策略研究
• 2.2.1 电压控制
• 2.2.2 转矩控制
• 2.2.3 转速控制
• 2.3 控制及驱动系统组成
• 2.4 电机PWM 调速
• 2.4.1 双极性PWM
• 2.4.2 单极性PWM
• 2.4.3 电机转速与电流
• 2.5 直流电机模型描述
• 2.6 PID 控制的基本原理
• 2.7 基于模糊控制的PID 参数整定
• 2.7.1 模糊控制
• 2.7.2 模糊控制器的原理与组成
• 2.7.3 模糊自适应整定PID 控制原理
• 2.7.4 模糊自适应PID 控制器参数整定算法
• 2.8 本章小结
• 第三章 驱动轮电子差速控制系统
• 3.1 差速问题分析
• 3.1.1 传统差速
• 3.1.2 电子差速
• 3.2 电动车电子差速模型分析
• 3.2.1 速度方程
• 3.2.2 转矩分配
• 3.3 电子差速的工作模式
• 3.3.1 车辆匀速前进
• 3.3.2 车辆匀速、加减速运行
• 3.3.3 总体流程图设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 电动模型车实施方案
• 4.1 设计目标
• 4.2 电动模型车机械结构
• 4.3 电气结构
• 4.3.1 主控芯片
• 4.3.2 电机驱动电路
• 4.3.3 传感器信号输入
• 4.4 本章小结
• 第五章 仿真及实验结果
• 5.1 模糊自适应PID 控制器设计及仿真实现
• 5.1.1 电机传递函数确定
• 5.1.2 确定模糊控制器结构
• 5.1.3 模糊集与隶属函数的建立
• 5.1.4 模糊控制规则及决策方法
• 5.1.5 模糊控制器编辑
• 5.1.6 使用SIMULINK 对模糊自适应控制系统仿真
• 5.2 车轮速度计算
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 存在问题与展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的研究成果