后轮驱动汽车驱动防滑控制系统建模与控制研究

论文摘要

驱动防滑控制系统能明显改善汽车在冰、雪、湿滑及沙地等弱附着路面的动力性和操纵稳定性。目前,国外已有装备驱动防滑控制系统的产品和专利的车辆问世。国内在驱动防滑控制系统的研究则刚刚起步,且部分国产汽车装备的驱动防滑控制系统不具备自主知识产权。本文以后轮驱动汽车为研究对象,以发动机输出扭矩调节和差速器锁止作为驱动防滑控制系统的两个控制途径,对装有驱动防滑控制系统的后轮驱动汽车在不同路况下动力性进行仿真研究。本文主要进行了以下研究工作:①提出了后轮驱动汽车驱动防滑控制系统的仿真模型方案。建立后轮驱动汽车整体动力学数学模型及Simulink模块。②利用摩擦椭圆,结合后轮驱动汽车横摆动力学方程,分析了直线加速行驶、高速转向行驶、分离路面行驶等情况下轮间驱动力矩分配对行驶稳定性的影响,并提出了驱动防滑控制系统控制策略。③确定执行系统方案:分析普通差速器和限滑差速器结构和工作原理,建立了限滑差速器数学模型,设计了液压控制系统压力调节方案并建立其数学模型。分析了国内外典型电子节气门结构及工作原理,通过对齿轮传动系统等效简化,建立电子节气门的数学模型。④设计了车辆在不同路面行驶时逻辑门限、模糊和PID控制器。分别以驱动轮滑转率和驱动轮转速差为控制器输入量,对后轮驱动汽车轮间驱动力矩分配系统控制算法进行了研究。分别以目标滑转率和目标车速做为节气门控制器输入量,对节气门控制系统的控制算法进行了研究。结合整体仿真模型,在分离路面、棋盘路面、低附着路面和对接路面上进行了整车动力性仿真研究,并对不同控制方法的仿真结果进行了对比分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题目的和意义
• 1.2 驱动防滑控制系统基本原理和控制途径
• 1.2.1 ASR 基本原理
• 1.2.2 ASR 控制途径
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 汽车驱动防滑控制系统研究的关键技术及难点
• 1.5 论文的主要内容
• 2 整车动力学建模及控制策略
• 2.1 基于轮间限滑差速器后轮驱动汽车ASR系统仿真模型方案设计
• 2.2 发动机数值模型的建立
• 2.3 传动系统数学模型
• 2.4 轮胎模型
• 2.5 后轮驱动汽车整车模型
• 2.6 垂直载荷计算
• 2.7 辅助计算模块
• 2.7.1 轮胎坐标系速度计算模块
• 2.7.2 发动机转速计算模块
• 2.7.3 驾驶员意图模块
• 2.8 轮间力矩分配对后轮驱动汽车行驶稳定性影响分析
• 2.9 ASR 控制策略
• 2.9.1 ASR 的控制目标
• 2.9.2 ASR 的控制策略
• 2.10 本章小结
• 3 ASR 执行系统方案确定和数学模型的建立
• 3.1 差速器结构和性能分析
• 3.1.1 普通差速器工作原理
• 3.1.2 常见限滑差速器
• 3.2 轮间限滑差速器液压系统设计
• 3.2.1 轮间限滑差速器液压系统压力调节方案设计
• 3.2.2 高速开关阀工作原理
• 3.3 轮间限滑差速器液压系统及限滑差速器数学模型
• 3.3.1 液压系统模型
• 3.3.2 限滑差速器数学模型
• 3.4 国外典型电子节气门工作原理
• 3.5 电子节气门结构及数学模型
• 3.5.1 电子节气门结构
• 3.5.2 电子节气门数学模型建立
• 3.6 本章总结
• 4 基于限滑差速器ASR 系统设计
• 4.1 不同控制方法比较
• 4.2 限滑差速器液压系统逻辑门限控制器设计
• 4.2.1 轮间限滑差速器液压系统控制逻辑
• 4.2.2 仿真结果分析
• 4.3 限滑差速器液压系统模糊控制系统设计
• 4.3.1 基于驱动轮目标滑转率模糊控制器设计
• 4.3.2 基于驱动轮转速差模糊控制器设计
• 4.3.3 仿真结果分析
• 4.4 限滑差速器液压系统PID 控制
• 4.4.1 液压系统压力PID 控制器设计
• 4.4.2 分离路面仿真结果分析
• 4.5 棋盘路面直线行驶仿真
• 4.6 本章小结
• 5 ASR 节气门控制系统设计
• 5.1 后轮驱动汽车无节气门控制直线行驶仿真
• 5.2 基于目标滑转率节气门开度PI 控制系统
• 5.2.1 基于目标滑转率节气门开度PI 控制器设计
• 5.2.2 基于目标滑转率节气门开度PI 控制系统仿真及结果分析
• 5.3 基于目标车速的节气门位置PI 控制系统
• 5.3.1 基于目标车速的节气门位置PI 控制器设计
• 5.3.2 基于目标车速的节气门位置PI 控制系统仿真及结果分析
• 5.3.3 基于目标车速的节气门开度模糊控制器设计
• 5.3.4 基于目标车速节气门开度模糊控制系统仿真及结果分析
• 5.4 对接路面直线驱动仿真
• 5.5 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读学位期间参与的科研项目目录