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并联式混合动力轿车驱动防滑控制算法研究

邬占  
【摘要】:驱动防滑控制系统作为主动安全技术,驱动时防止车轮打滑,提高了整车加速性、爬坡性以及沙地路面的通过性,保证汽车具有良好的侧向稳定性。混合动力轿车对驱动工况有安全需求,多动力源的混合动力轿车增加驱动转矩调节方式,这对传统驱动防滑控制带来新的挑战,因此并联式混合动力轿车驱动防滑控制算法具有一定研究意义。 混合动力汽车驱动防滑控制系统在国外尚属技术封锁阶段,控制算法在国内尚属技术前沿,论文以并联式混合动力轿车为研究对象,围绕驱动防滑控制算法展开研究。 本文的研究内容包括: 1.并联式混合动力轿车驱动防滑控制算法状态识别及参数计算。状态识别模块利用门限值方法对不同工况及路面进行识别。参数计算模块考虑到驱动轮转向角,计算直行工况和弯道工况的驱动轮实际滑转率,估算轮胎与路面之间附着系数,基于不同工况、路面以及车速阶段,确定目标驱动轮轮速、目标驱动轮轮速差及目标驱动轴轴速。 2.并联式混合动力轿车驱动防滑目标转矩控制算法及分配策略。目标驱动转矩控制算法运用前馈控制及反馈控制,前馈控制利用行驶阻力方程得到目标驱动转矩,反馈控制利用轴速目标值及实际值,依据模糊PID控制器得到目标驱动转矩变化量,目标制动转矩控制算法利用轮速目标值及实际值,依据模糊PID控制器得到目标制动转矩,进而得到目标制动压力。驱动转矩分配策略考虑到混合动力汽车驱动模式和驱动防滑需求,根据目标驱动转矩,计算整车控制器中发动机及驱动电机目标转矩。液压制动力控制策略根据制动轮缸目标压力、轮缸及主缸估算实际压力,确定主动增压、减压及保压制动模式,进而确定液压泵、出油阀和进油阀的工作状态,根据实际需求和试验分析,制定液压泵、出油阀和进油阀的载波频率和占空比。利用PWM控制,实现驱动防滑算法需求目标制动压力。 3.并联式混合动力轿车驱动防滑控制算法离线仿真验证。在MATLAB/Simulink环境下,搭建了并联式混合动力轿车驱动防滑系统离线仿真平台,仿真平台包括了车辆动力学模型、车辆子系统动力学模型及控制算法模型。车辆动力学模型包括操纵动力学模型及运动学模型。车辆子系统动力学模型包括发动机模型、轮胎模型、驱动电机模型、电池模型及制动器模型。依据算法中状态估算及参数计算、目标转矩控制算法及转矩分配策略,建立控制算法模型。基于直行工况中低附着路面、对接路面、分离路面以及弯道工况,通过离线仿真,初步验证了混合动力驱动防滑算法的有效性。 4.并联式混合动力轿车驱动防滑算法硬件在环试验研究。基于MATLAB/xPCTarget实时仿真平台,搭建了混合动力轿车驱动防滑系统硬件在环试验台架,硬件在环试验平台总体方案包括xPC Target实时仿真平台、硬件部分以及软件部分。xPCTarget实时平台包括主机、目标机、多功能数据采集卡、端子板及功率驱动放大电路板。硬件部分包括试验台支架、混合动力轿车制动系统、电机及传感器等。软件部分包括车辆模型及控制算法模型,车辆模型包括轮胎模型、发动机模型、传动系模型及车辆动力学模型等。基于直行工况的低附着路面、对接路面、分离路面及弯道工况,硬件在环试验验证了混合动力轿车驱动防滑算法的有效性。


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