純電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)魯棒控制與狀態(tài)估計(jì)研究.pdf

1、電機(jī)-變速器集成驅(qū)動(dòng)和輪轂電機(jī)分布驅(qū)動(dòng)作為純電動(dòng)車兩種不同的驅(qū)動(dòng)方案，是目前純電動(dòng)車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)研究的重點(diǎn)內(nèi)容。電機(jī)-變速器集成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能使純電動(dòng)車沿用內(nèi)燃機(jī)汽車的底盤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從而具有很好的繼承性。輪轂電機(jī)分布驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)則使純電動(dòng)車擁有全新的驅(qū)動(dòng)形式，并在控制上獨(dú)具靈活性。驅(qū)動(dòng)電機(jī)快速精確的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)特性以及車載網(wǎng)絡(luò)的廣泛運(yùn)用，為純電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制性能的提升創(chuàng)造了條件，但同時(shí)也對(duì)控制系統(tǒng)的魯棒性提出了更高的研究。本文分別以純電動(dòng)客車和四

2、輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)純電動(dòng)車為研究對(duì)象，重點(diǎn)考慮車載網(wǎng)絡(luò)的影響，基于魯棒控制理論主要展開的研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)純電動(dòng)客車換擋過程魯棒控制研究?；贑AN總線對(duì)純電動(dòng)客車無離合器自動(dòng)變速器換擋過程的動(dòng)力學(xué)特性以及控制策略進(jìn)行了分析，利用臺(tái)架試驗(yàn)對(duì)純電動(dòng)客車無離合器換擋的可行性以及換擋控制策略的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。針對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中轉(zhuǎn)速同步耗時(shí)過長(zhǎng)的問題，基于H?控制理論和極點(diǎn)配置方法，對(duì)純電動(dòng)客車無離合器換擋過程中的轉(zhuǎn)速同步進(jìn)行魯棒最優(yōu)控制器

3、設(shè)計(jì)，在優(yōu)化轉(zhuǎn)速同步控制速度和精度的同時(shí)提高控制系統(tǒng)抗外界負(fù)載擾動(dòng)的能力。對(duì)比于串級(jí)PI控制器，魯棒最優(yōu)控制器能有效提高轉(zhuǎn)速同步操作的控制水平。
　　(2)電機(jī)-變速器集成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)魯棒控制研究?；谀芰?峰值性能指標(biāo)，開展電機(jī)-變速器集成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)振蕩抑制魯棒控制器設(shè)計(jì)，以應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)滯以及外界不確定性負(fù)載擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)控制的不良影響。針對(duì)事件驅(qū)動(dòng)模式下網(wǎng)絡(luò)時(shí)滯引入的非線性和不確定性，利用泰勒級(jí)數(shù)展開和矩陣多胞形模型對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)滯進(jìn)行了描述，

4、進(jìn)一步運(yùn)用狀態(tài)增廣構(gòu)建電機(jī)-變速器集成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)滯動(dòng)力學(xué)模型。仿真對(duì)比分析結(jié)果表明能量-峰值魯棒控制器能顯著提高電機(jī)-變速器集成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的振蕩抑制能力。
　　(3)電機(jī)-變速器集成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)軸扭矩魯棒觀測(cè)器設(shè)計(jì)。針對(duì)車輛系統(tǒng)中力矩信號(hào)不便測(cè)量的問題，圍繞驅(qū)動(dòng)軸扭矩估計(jì)展開魯棒觀測(cè)器設(shè)計(jì)的研究?；隍?qū)動(dòng)軸彈性阻尼模型，驅(qū)動(dòng)軸扭矩的估計(jì)被轉(zhuǎn)化為扭轉(zhuǎn)角的估計(jì)?？紤]系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)擾動(dòng)和外界負(fù)載擾動(dòng)的不良影響，加權(quán)H?性能指標(biāo)被用來提高驅(qū)

5、動(dòng)軸扭矩觀測(cè)器的抗干擾能力。區(qū)域極點(diǎn)配置被用來進(jìn)一步優(yōu)化驅(qū)動(dòng)軸扭轉(zhuǎn)角估計(jì)誤差的收斂特性，以適應(yīng)外層控制器對(duì)狀態(tài)估計(jì)效率的需求。通過仿真實(shí)驗(yàn)分析，對(duì)魯棒觀測(cè)器的效果進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　(4)四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)純電動(dòng)車側(cè)向運(yùn)動(dòng)魯棒控制研究。在利用雙齊次 Markov鏈分別描述反饋通道網(wǎng)絡(luò)延遲和前饋通道網(wǎng)絡(luò)延遲的基礎(chǔ)上，提出雙模態(tài)依賴的H?魯棒控制器設(shè)計(jì)，以提高四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)純電動(dòng)車側(cè)向運(yùn)動(dòng)控制的穩(wěn)定性，并充分運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)時(shí)滯的信息降低控制器設(shè)計(jì)的保

6、守性。參照四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)純電動(dòng)車的實(shí)車數(shù)據(jù)，在CarSim中建立相應(yīng)的仿真模型，并通過實(shí)車測(cè)試對(duì)車輛仿真模型的可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證?；谒妮啰?dú)立驅(qū)動(dòng)純電動(dòng)車的仿真模型，利用CarSim與Matlab/Simulink之間的聯(lián)合仿真測(cè)試對(duì)四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)純電動(dòng)車側(cè)向運(yùn)動(dòng)H?魯棒控制器的效果進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　在魯棒控制器以及觀測(cè)器增益的求解過程中，基于線性矩陣不等式處理方法，魯棒控制器以及觀測(cè)器的設(shè)計(jì)問題被統(tǒng)一轉(zhuǎn)化為帶線性矩陣不等式約束的優(yōu)化問