【摘 要】
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精度高、适应性强的轨迹跟踪控制策略是电动汽车实现智能化、实用化的基本条件之一。本文结合前轮转向与轮毂电机差速转向协同控制的优势,进行轮毂电机驱动电动汽车轨迹跟踪控制策略的研究。建立车辆动力学模型与轮胎模型,结合PID控制与Ackermann-Jeantand转向模型构建电子差速模型。基于车辆运动学建立模型预测轨迹跟踪控制驾驶员模型。借助Car Sim与Simulink联合仿真模型将上述电子差速模型
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精度高、适应性强的轨迹跟踪控制策略是电动汽车实现智能化、实用化的基本条件之一。本文结合前轮转向与轮毂电机差速转向协同控制的优势,进行轮毂电机驱动电动汽车轨迹跟踪控制策略的研究。建立车辆动力学模型与轮胎模型,结合PID控制与Ackermann-Jeantand转向模型构建电子差速模型。基于车辆运动学建立模型预测轨迹跟踪控制驾驶员模型。借助Car Sim与Simulink联合仿真模型将上述电子差速模型、驾驶员模型与整车模型相结合,仿真验证了轨迹跟踪效果。设计了基于直接车速的MPC转向控制、基于曲率判定的MPC车速/前轮转向控制和基于PID-MPC的车速/前轮转向协调控制三种不同的控制策略以解决模型预测控制车速较高时车辆侧滑、反复摆动等问题。为了进一步提高轨迹跟踪精度,设计了变参数MPC车速/前轮转向协调控制轨迹跟踪控制器。考虑到差速转向与前轮转向可以同时进行转向控制,设计了PID差速转向控制,并在前轮转向轨迹跟踪的基础上加入差速转向,设计了前轮-差速转向协同控制轨迹跟踪控制器。为了验证所设计的轨迹跟踪控制策略的可行性,在轮毂电机驱动实验车上安装了信号转换装置以及所需的传感器,设计了实车实验方案,并在低速双移线工况下进行变参数MPC车速/前轮转向协调控制的前轮转向轨迹跟踪道路实验。研究表明:（1）基于PID-MPC的车速/前轮转向协调控制能够保持对参考轨迹的有效跟踪;（2）变参数MPC车速/前轮转向协调控制与车速/前轮转向协调控制相比,在车速30 km/h、45 km/h与60 km/h时双移线工况下轨迹跟踪精度更高;（3）变参数MPC车速/前轮转向协调控制与前轮-差速转向协同控制在三种车速双移线工况下综合评价函数均小于零,前轮-差速转向协同控制具有更好的轨迹跟踪能力;（4）实验中车辆完成了对参考轨迹的跟踪驾驶,印证了所设计前轮转向轨迹跟踪策略的可行性与适应性。
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