摘要
随着人们生活水平的不断提高，汽车已成为我们生活中不可缺少的交通工具，但由于传统燃油车尾气的排放及对石油的过度依赖，引发了环境污染和能源短缺等一系列社会问题。在此背景下，无污染、零排放的新能源汽车应运而生，其中，分布式驱动电动汽车作为新能源汽车的一种，取消了传统燃油车中的一系列传动装置，通过电机输出转矩直接驱动或制动车轮，实现了对车轮转矩灵活、精确的控制，使得车辆的稳定性控制有更多的实现方法和更广阔的提升空间，同时，由于分布式驱动电动汽车底盘是一种典型的冗余系统，其控制方法较燃油车更为复杂，所以，如何充分利用分布式驱动电动汽车四轮独立可控的优势，协调各车轮间的力矩以提高车辆的横摆稳定性，成为了目前汽车行业研究的重点和难点。故本文以分布式驱动电动汽车为基础，对其稳定性控制方法进行了深入的研究，本文主要研究内容如下： （1）在CarSim软件中建立车辆各子系统模型，并通过设置输入与输出端口，与在Matlab/Simulink中建立的电机模型和速度控制模型相联合，完成了分布式驱动电动汽车联合仿真模型的搭建，在双移线工况下对所搭建的整车模型的精确性进行仿真试验。结果表明，所搭建的整车模型精确性较高，能够满足后续对横摆稳定性控制研究的需要。 （2）对轮胎动力学特性进行分析，找出车辆失稳的原因，选取横摆角速度与质心侧偏角这两个能够评价车辆稳定性的参数作为本文的控制变量。利用分布式驱动电动汽车模型，对不同纵向车速、路面附着系数、质心位置下车辆的操纵稳定性进行仿真分析。通过绘制β-(β)相平面曲线，分析了纵向车速、路面附着系数、前轮转角对β-(β)相平面稳定域边界的影响，拟合出了相平面稳定域边界随外界工况变化的数学表达式，并作为车辆是否失稳的判定依据。 （3）将横摆稳定性控制策略分为三层，上层为参数计算层，设计观测器估测路面附着系数，建立二自由度车辆模型计算控制变量的理想值。中层为运动跟踪层，采用滑模变结构控制方法计算跟踪理想运动状态所需的附加横摆力矩，并通过模糊控制调节滑模切换增益，削弱系统抖动。下层为转矩分配层，采用最优分配法将转矩分配给四个车轮，并通过模糊PID控制方法计算驱动防滑修正转矩，实现车辆转矩的再分配。 （4）基于CarSim与Matlab/Simulink，在双移线和蛇形绕桩两种工况下，对控制策略的有效性进行仿真试验。仿真结果表明：施加控制的车辆相对于无控制的车辆能更好地跟踪理想运动状态，有效提高了车辆稳定行驶的能力。
NETL