12×12轮毂电机独立驱动车辆操纵稳定性研究

来源 :北京理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qian7122011
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多轴重型导弹运输车辆行驶工况复杂,对越野性能与机动性能要求很高。轮毂电机驱动车辆,对传统车辆驱动技术进行了大规模的革新,在改变车辆传统结构型式的同时,引入了更多的行驶自由度,使车辆能够更好地应对各种复杂路面工况。本文针对六轴轮毂电机独立驱动车辆操纵稳定性问题展开了研究。首先,建立了12?12轮毂电机独立驱动车辆动力学模型,包括驾驶员模型、转向模型、车轮模型、轮胎模型、悬架模型及轮毂电机模型。构建了31个自由度的六轴车辆动力学模型,能够全面精确地反映车辆在各个自由度方向上的动力学特性,并且能够表现出各方向运动和受力的耦合特性,为本文控制稳定性研究建立了平台。其次,建立了六轴车辆单轨模型,模型具有稳态与瞬态稳定性,并以其确定了整车控制模型的参考横摆角速度与质心侧偏角;并利用单轨模型求得的横摆角速度与质心侧偏角,以及利用踏板积分得到的侧向车速作为参考变量,构建了联合控制模型;建立了目标控制函数,将上层控制模型求解得到的目标控制力与力矩最优化地分配到各电动轮上;构建了横摆力矩控制模型与转矩平均分配模型,作为比较模型用于稳定性分析。再次,运用构建的整车动力学模型进行各种工况的稳定性分析,分别对车辆进行直线行驶、驾驶员在环转向以及驾驶员开环转向等工况的稳定性分析,并建立部分轮毂电机损坏的特殊工况,验证控制模型进行稳定性控制的抗干扰能力。仿真验证了本文联合控制策略可以有效跟随路径,相平面图收敛较小,联合控制策略可以稳定控制车辆直线与转向行驶。在部分电机损坏工况下,一轴或者一、二轴电机失效,车辆仍然可以跟随目标路径行驶,但是车辆横摆力矩不能完全跟随目标路径,车辆稳定性下降,有可能出现侧滑现象;第一、三、五轴左侧电机失效时,车辆不能有效地跟随目标路径行驶,车辆横摆力矩不能完全跟上跟随目标横摆力矩,实际行驶中,应该避免同侧电机出现大量失效。最后,基于控制系统的V开发流程,利用d SPACE实时仿真系统作为平台,进行实时仿真试验。在驾驶员输入情况下,验证了控制模型在不同工况下,控制系统稳定的能力,验证了系统的可靠性。
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