电动汽车定速巡航控制策略的研究

论文摘要

定速巡航在传统汽车中得到了广泛应用,由于电动汽车改变了传统汽车动力系统结构,传统汽车的定速巡航控制方法难以直接应用于电动汽车,因此,本文对电动汽车定速巡航进行研究。本文研究的电动汽车为由传统内燃机汽车改造的纯电动汽车,主要研究内容为电动汽车定速巡航的鲁棒控制方法,以及巡航过程中响应加速踏板后,由停止加速时的车速过渡回加速前保持的巡航车速的过渡过程的车速规划方法。在电动汽车定速巡航鲁棒控制方法的研究中,首先,通过分析电动汽车定速巡航的应用特点,建立了电动汽车车辆模型,并根据实车测量数据对模型进行了校验。借鉴了传统内燃机汽车在定速巡航控制方法上的不足,本文在电动汽车定速巡航控制方法的研究中,考虑了车辆参数的不确定性以及路面坡度对定速巡航控制的影响,提出了电动汽车定速巡航的鲁棒控制方法,使得在车辆负载变化的情况下仍然能够保证闭环系统稳定,同时,对坡度带来的干扰有效抑制,通过线性矩阵不等式方法进行求解。H 2 /H∞在车速规划方法的研究中,如何对车速进行规划,使得车速按照理想的曲线过渡,既保持驾驶的需求和舒适性,又能最大限度能量优化为本文问题研究的关键。首先对车速规划方案进行了分析,进而提出优化方法,在满足一定约束的条件下,以车速过渡过程能够回收的能量最大为优化目标,规划定速巡航控制器输出给电机的控制力矩,并基于滚动优化的思想,对优化问题进行求解并实现。由于算法计算时间长,求解为离线求解,通过查表差值的方法来实现控制策略。最后,基于V模式的开发思想对定速巡航算法进行实现及实验。首先,从定速巡航算法的快速原型开发、整车控制器的软件架构以及定速巡航控制算法的硬件在回路仿真技术三个方面对定速巡航控制策略的实现技术进行描述。进而基于高精度车辆动力学仿真环境在不同工况下对算法进行硬件在回路仿真。对电动汽车定速巡航系统的硬件在回路仿真过程及仿真结果给出了较详细的描述和分析。实验结果表明,定速巡航鲁棒控制方法可以较好的实现速度闭环控制,且较好的抑制由坡度带来的干扰,对负载变化等参数不确定性也具有较好的鲁棒性;车速规划方法使得车速按照理想的曲线过渡,保持驾驶的需求和舒适性同时,实现了能量的优化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.3 本文主要研究内容及组织结构
• 第2章 电动汽车定速巡航的鲁棒控制方法研究
• 2.1 引言
• 2.2 电动汽车定速巡航系统建模
• 2.2.1 车辆动力学模型的建立
• 2.2.2 电机模型的建立
• 2.2.3 传动系统模型的建立
• 2.2.4 模型的验证
• 2.3 基于H2 / H∞鲁棒控制的电动汽车定速巡航控制器设计及验证
• 2.3.1 定速巡航系统模型分析
• 2.3.2 H 2 / H∞鲁棒控制器设计
• 2.3.3 控制器求解及仿真
• 2.4 本章小结
• 第3章 电动汽车定速巡航中的车速规划方法研究
• 3.1 引言
• 3.2 定速巡航车速规划方案的分析
• 3.3 优化问题的提出
• 3.3.1 车速规划问题的模型
• 3.3.2 性能指标的提出
• 3.4 车速规划方法的求解
• 3.5 本章小结
• 第4章 电动汽车定速巡航控制的实现技术及实验
• 4.1 引言
• 4.2 电动汽车定速巡航的实现技术
• 4.2.1 电动汽车定速巡航控制的快速原型开发
• 4.2.2 电动汽车定速巡航控制的硬件在回路仿真
• 4.2.3 电动汽车整车控制器的软件开发
• 4.3 电动汽车定速巡航控制的仿真及结果分析
• 4.3.1 定速巡航鲁棒控制算法的硬件在回路仿真结果及分析
• 4.3.2 车速规划方法的硬件在回路仿真结果及分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢