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电机驱动情况下汽车走停巡航的研究

作　者: 王小凡
导　师: 常德功
学　校: 青岛科技大学
专　业: 车辆工程
关键词: 电机驱动车辆动力学走停巡航控制系统 Simulink
分类号: U463.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 53次
引　用: 1次
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内容摘要

针对城市拥挤交通工况的汽车走停巡航控制系统(Stop&Go Cruise Control—S&G),是在传统的自适应巡航控制系统(Adaptive Cruise Control—ACC)的基础上发展起来的。走停巡航控制系统通过控制汽车的制动和驱动,实现汽车的起步和停车的自动控制,从而减轻在城市交通中起步停车频发引起的驾驶员操作疲劳,提高车辆的行驶安全性。相对于采用汽油机驱动的车辆,采用电动机驱动的车辆,不仅响应速度快、易于进行控制,而且具有低转速高扭矩的特点,特别适用于频繁起步和停车的工况。针对汽车纵向动力学特性存在的非线性问题,本文在建立了电机驱动工况下车辆的动力学模型的时候,引入了车辆逆纵向动力学模型,用以抵消车辆动力学系统的非线性,既能够模拟车辆运行全过程、反映系统动态特性,而且能够兼顾模型精确性和简洁性。在控制系统的设计方面,本文在分析了国内外现有的走停巡航算法优缺点的基础上,根据车辆的实际运行状况和能够获得的行驶信息,提出了一种新的控制系统模型。之后根据运动学理论对其中各个模块进行了推导和建模。最后在Simulink环境下建立了汽车动力学模型、控制系统模型,并通过仿真实验证明了所建立模型的正确性。论文的主要创新点在于将电动机模型与汽车动力学模型结合,并针对走停巡航的实际工况提出了一种新的控制系统模型。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-18
  1.1 引言  9-11
  1.2 汽车走停巡航系统及其关键技术  11-12
  1.3 国内外研究概况  12-17
    1.3.1 车辆动力学系统建模  12-14
    1.3.2 车辆纵向动力学控制  14-16
    1.3.3 电动汽车的研究  16-17
  1.4 本文的目的及主要研究内容  17-18
2 电机驱动汽车走停巡航系统总体设计  18-22
  2.1 总体方案  18-20
  2.2 关键模块之间的关系  20-22
3 走停巡航汽车动力学系统建模  22-37
  3.1 Matlab/Simulink 简介  22-23
  3.2 电机驱动汽车走停巡航动力学系统模型结构  23-24
  3.3 车辆纵向动力学系统模型  24-33
    3.3.1 电动机模型  24-27
    3.3.2 车辆传动、行驶系及整车运动系统模型  27-31
    3.3.3 制动系模型  31-33
  3.4 车辆逆纵向动力学系统模型  33-36
    3.4.1 期望电动机力矩计算及逆电动机模型  34-35
    3.4.2 期望制动力计算及逆制动器模型  35-36
  3.5 电机驱动汽车走停巡航动力学系统模型的建立  36-37
4 汽车走停巡航控制系统设计  37-59
  4.1 上位控制器  37-57
    4.1.1 九工况模型  38-39
    4.1.2 安全距离模型  39-40
    4.1.3 工况 1 s_0>s_s&v_f>v_r  40-44
    4.1.4 工况 2 s0>s_s&v_f=v_r  44-46
    4.1.5 工况 3 s_0>s_s&v_f  46-48
    4.1.6 工况 4 s_0=s_s&v_f>v_r  48-50
    4.1.7 工况 5 s_0=s_s&v_f=v_r  50
    4.1.8 工况 6 s_0=s_s&v_f  50-51
    4.1.9 工况 7 s_0v_r  51-52
    4.1.10 工况 8 s_0  52-53
    4.1.11 工况 9 s_0  53-55
    4.1.12 最大加速度及减速度变化限制  55
    4.1.13 上位控制器控制流程  55-57
  4.2 下位控制器  57-59
5 汽车走停巡航系统仿真研究  59-69
  5.1 工况1 的仿真  59-61
  5.2 工况2 的仿真  61-62
  5.3 工况3 的仿真  62
  5.4 工况4 的仿真  62-63
  5.5 工况5 的仿真  63-64
  5.6 工况6 的仿真  64-65
  5.7 工况7 的仿真  65-66
  5.8 工况8 的仿真  66
  5.9 工况9 的仿真  66-67
  5.10 典型工况的仿真  67-69
结论  69-70
参考文献  70-73
附录  73-108
致谢  108-109
攻读学位期间发表的学术论文目录  109-110

电机驱动情况下汽车走停巡航的研究

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