电动汽车独立驱动系统动态转矩分配网络化控制研究

To solve the question that existing control theories and approaches of dynamics for Independent driven vehicles(IDV) do not match demands and development trends of networked control for dynamic torque distribution of independent driven systems(IDS), the proposer is projecting to research on issues and optimization approaches of networked control for dynamic torque distribution of IDS by integrating dynamics control models of IDV and in-vehicle network models,based on analysis and improving of existing strategies for dynamic torque distribution of IDS. This project is planned to consummate theories of discretization and networked for dynamics control models of IDV, based on previous research on dynamics control theories for the new dual-motor IDV, and also to do in-depth research on modeling theories and optimization approaches of networked control of dynamics for IDV. The research mainly includes: analysis and improving of existing theories and approaches of dynamic torque distribution of IDS, integrating of dynamics control models of IDV and in-vehicle network models, analysis of control performances for the integrated dynamics networked control models, optimization approaches of networked control of dynamics of IDV base on the algorithm of varying-sampling-rate intelligent scheduling and the theory of scheduling-control codesign. The research will afford improved design theories and implementation approaches for control strategies of dynamic torque distribution for IDS. Research conclusions will be verified by theoretical analysis, system simulation, bench testing and prototype vehicle testing.

针对现有的独立驱动车辆动力学控制理论与控制方法，不能适应独立驱动系统动态转矩分配的网络化控制需求及发展趋势问题，申请人拟在分析及优化现有独立驱动系统动态转矩分配策略基础上，将独立驱动车辆动力学控制模型与车载网络模型相综合，开展独立驱动系统动态转矩分配的网络化控制问题与优化方法研究。本项目拟在前期双电机独立驱动车辆动力学控制理论研究的基础上，完善独立驱动车辆动力学控制模型的离散化与网络化理论，并深入研究独立驱动车辆动力学网络化控制建模理论与优化方法，主要包括：独立驱动系统的动态转矩分配策略分析及优化；独立驱动车辆动力学控制模型与车载网络模型的综合以及综合模型的性能分析；独立驱动车辆动力学网络化控制的变采样率智能调度、调度与控制协同设计等优化方法。本课题的开展有利于独立驱动系统动态转矩分配控制策略设计理论与方法的完善。本项目将采用理论分析、系统仿真与台架/样车试验相结合的方法开展研究结论验证。

电动汽车采用独立驱动技术可以更灵活地实施车辆动力学控制、改善车辆动力学性能。但现有的独立驱动车辆动力学控制理论与控制系统设计方法，不能适应独立驱动系统动态转矩分配的网络化控制需求及发展趋势。针对此问题，课题组以完善独立驱动车辆动力学控制理论、揭示车辆动力学网络化控制机理、提出车辆动力学网络化控制系统优化设计方法为目标，主要开展了3部分研究工作，研究内容为：1）开展了独立驱动电动汽车动力学与控制建模及其完善研究；2）开展了车载网络理论及其与车辆动力学控制模型综合的研究；3）开展了网络化控制智能方法及独立驱动车辆动力学控制系统多目标优化研究。其中在1）项研究内容方面提出了补偿自适应方法提高了算法的收敛速度和车辆参数估值精确度；提出了LO-EKF方法改善了坡度上行驶车辆动力学参数估计的不准确问题；提出了采用中心差分卡尔曼滤波的方法改进了非线性参数-车辆质心侧偏角估计的精确度不高问题；提出了采用遗传规划和数据流挖掘的方法改进了电池电荷状态估计不准确问题；提出了采用滑模控制实现滑移率偏差最优控制的方法提高了车辆驱动防滑能力；提出了稳定性分层控制策略改进了车辆动力学控制集成困难问题。在2）项研究内容方面建立了独立驱动车辆动力学控制-网络化控制统一综合模型，解决了动力学控制与网络化控制联合仿真的难题; 提出了采用健康继承的方法改进了车-车无线通信的信息冗余和可达性问题、有助于改进车联网环境下的独立驱动车辆动力学网络化控制问题。在3）项研究内容方面提出了智能变优先级与控制协同、智能变周期与控制协同、智能双门限调度与控制协同、智能分层式动态调度与控制协同4种网络化控制智能方法，用于实现独立驱动电动汽车动力学网络化控制系统的多目标优化设计。通过理论分析、仿真、台架及样车测试，表明了所提方法的有效性。本课题研究成果可为独立驱动电动汽车走向成熟化、高性能化以及智能化、网联化提供基础理论依据和有效参考方法以及重要的技术手段支持。.