极限工况下四轮电动轮驱动电动汽车转矩分配控制研究

电动轮驱动电动汽车是电动汽车的重要发展方向，在实现基于转矩分配控制的动力学稳定性控制方面有天然优势。极限工况下车辆动力学系统高度非线性，车轮稳定性与整车稳定性趋于临界状态，对控制干预极其敏感，动力学稳定性控制求解可行域狭窄，采用纵向力线性效率矩阵的优化分配方法不再适用，车轮失稳时的系统重构与转矩再分配问题均需要进一步研究。极限工况下的转矩分配控制这一电动轮驱动电动汽车动力学控制的关键问题尚未得到有效解决。.本项目开展极限工况下路面辨识方法的研究，分析极限工况下车辆动力学特征，研究轮胎纵侧强耦合条件下的转矩优化分配算法；研究车轮失稳时转矩分配控制系统的重构策略与转矩再分配方法，探索基于整车稳定性与车轮稳定性协同的转矩分配控制机理，形成极限工况下四轮电动轮驱动电动汽车的转矩分配控制方法，进一步提高电动轮驱动电动汽车的主动安全性，完善电动轮驱动电动汽车的动力学稳定性控制理论。

本项目以四轮电动轮驱动电动汽车为应用背景，研究轮胎纵侧强耦合条件下的转矩优化分配算法，探索基于整车稳定性与车轮稳定性协同的转矩分配控制机理，形成极限工况下四轮电动轮驱动电动汽车的转矩分配控制方法，实现动态过程中车辆稳定裕度的最大化，进一步提高电动轮驱动电动汽车的主动安全性，完善电动轮驱动电动汽车的动力学稳定性控制理论。.本项目研究了轮胎纵侧强耦合条件下的转矩优化分配算法，提出了三参数椭圆模型，可以解析地表达出轮胎纵侧耦合特性。针对各车轮轮胎利用率与整车稳定性的关系，提出极限工况下转矩优化分配算法的优化目标。通过局部线性化对控制分配优化效率矩阵进行在线更新，进一步通过有效集算法求解二次规划问题，从而获得非线性优化分配问题的准确解。.我们提出了自适应鲁棒滑移率控制方法。针对轮胎路面附着关系的强不确定性，我们采用高增益的积分控制实现对目标滑移率的准确跟踪。我们使用了饱和积分方法，可以证明在轮毂电机力矩受到饱和约束的情况下仍能保证控制系统的稳定性与良好性能。我们提出了一种新颖的双参数轮胎力-滑移率模型，并设计了轮胎力模型参数估计器对关键路面附着系数进行在线跟新。估计器的稳定性在一定技术假设下可以通过李亚普诺夫理论进行证明。.通过将整车动力学控制器，非线性控制分配控制器以及滑移率鲁棒自适应控制器相结合，我们获得了极限工况下可同时实现整车稳定与车轮稳定的控制系统。我们设计了一种滑移率控制的切换逻辑，一般情况下滑移率控制器输出控制分配需求力矩，必要时滑移率控制器使得车轮工作在最优滑移率下。路面附着估计器提供了参考最优滑移率，同时也对控制分配模块所需的轮胎模型参数进行跟新，保证控制分配的准确性。在不同附着情况路面上进行了多种极限工况下的仿真与实验，结果证明了本项目研究设计的车辆动力学控制器显著提高了车辆在极限工况下的稳定性与操控性能，有较好的鲁棒性与自适应能力。