_20200909_113654畢設(shè)論文草稿-manuscript02-格式

1、 TM30110590分類號(hào)UDC學(xué)校代碼621密級(jí)公開學(xué) 位 類別工程碩士專業(yè)學(xué)位專 業(yè) 名稱交通運(yùn)輸工程學(xué)院（系、所）機(jī)電與控制工程學(xué)院指導(dǎo) 教 師徐剛深圳大學(xué)碩士學(xué)位論文 基于線控全輪轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)協(xié)調(diào)的輪轂電動(dòng)汽車操控穩(wěn)定性控制研究 池 成 深圳大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文 基于線控全輪轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)協(xié)調(diào)的輪轂電動(dòng)汽車操控穩(wěn)定性控制研究 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律

2、結(jié)果由本人承擔(dān)。論文作者簽名：日期：年 月 日 學(xué)位論文使用授權(quán)說明本學(xué)位論文作者完全了解深圳大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：研究 生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)單位屬深圳大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留學(xué)位論文并 向國家主管部門或其他機(jī)構(gòu)送交論文的電子版和紙質(zhì)版，允許論文被查閱和借閱。本 人授權(quán)深圳大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采 用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。（涉密學(xué)位論文在后適用本授權(quán)書）論文作者簽名：導(dǎo)師簽名：日期：年 月 日 日期：年 月 日 基于線控全輪轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)協(xié)調(diào)的輪轂電動(dòng)汽車操控穩(wěn)定性控制研究摘要當(dāng)前，傳統(tǒng)集中式驅(qū)動(dòng)燃油車動(dòng)

3、力源的電機(jī)化改造已取得階段性成果。但是，這種對(duì)傳統(tǒng)車輛底盤結(jié)構(gòu)的簡單繼承，整車控制效果改善較為有限。相比之下，采用分布式獨(dú)立驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)的輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車（下稱輪轂電動(dòng)汽車），各輪轉(zhuǎn)向角、驅(qū)動(dòng)力矩獨(dú)立可控，從根本上改變了底盤的牽引控制方式。這種分布式驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)給車輛運(yùn)動(dòng)和控制帶來全新可能，在主動(dòng)安全性和動(dòng)力學(xué)品質(zhì)上更具優(yōu)勢(shì)，因此被業(yè)界譽(yù)為汽車的終極驅(qū)動(dòng)形式。然而，這種結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)特征的整車操控穩(wěn)定性成為一個(gè)全新的問題。 性改變，也使得輪轂電動(dòng)汽車各輪之間缺乏確定約束關(guān)系，由此產(chǎn)生的差動(dòng)轉(zhuǎn)向效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生橫擺力矩干擾，致使當(dāng)前主流的DYC穩(wěn)定性控制系統(tǒng)失效。本文依托于國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（

4、51577120）“基于隱馬爾可夫的全線控輪轂電動(dòng)汽車操控穩(wěn)定性關(guān)鍵問題研究”，和深圳市基礎(chǔ)研究資助項(xiàng)目（JCYJ20170302142107025）“全輪轉(zhuǎn)向輪轂電動(dòng)起汽車節(jié)能與操縱穩(wěn)定性關(guān)鍵問題研究”，開展了線控四輪電動(dòng)汽車全輪轉(zhuǎn)向和全輪驅(qū)動(dòng)協(xié)調(diào)控制研究，處理了轉(zhuǎn)向、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)因結(jié)構(gòu)屬性模糊帶來的運(yùn)動(dòng)沖突問題。圍繞上述研究目的，主要開展了以下工作： （1） 全線控輪轂電動(dòng)汽車試驗(yàn)平臺(tái)搭建 從四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向、驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)的全線控（X-by-Wire，簡稱XBW）電動(dòng)汽車試驗(yàn)平 臺(tái)的功能和課題組研究需求出發(fā)，設(shè)計(jì)、裝配、調(diào)試了整車試驗(yàn)平臺(tái)；為了解決懸架 系統(tǒng)與電動(dòng)輪的適配問題，提出、設(shè)計(jì)、分析了一種

5、全新的中心轉(zhuǎn)向懸架系統(tǒng)；同時(shí)， 基于ADAMS/view建立試驗(yàn)平臺(tái)的整車虛擬樣機(jī)，完成試驗(yàn)平臺(tái)的穩(wěn)定性分析。 （2） 全線控輪轂電動(dòng)車仿真平臺(tái)開發(fā) 仿真平臺(tái)開發(fā)主要包括輪轂電動(dòng)汽車動(dòng)力學(xué)模型抽象、執(zhí)行器動(dòng)力學(xué)建模和仿真平臺(tái)結(jié)構(gòu)的模塊化設(shè)計(jì)。對(duì)針對(duì)當(dāng)前研究不足，采用模塊化設(shè)計(jì)思想，建立了考慮車輛垂向運(yùn)動(dòng)在內(nèi)的19自自由度非線性時(shí)變耦合輪轂電動(dòng)汽車仿真平臺(tái)，以及考慮執(zhí)行器動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性的非線性動(dòng)態(tài)執(zhí)行器模型。 （3） 整車穩(wěn)定性控制策略設(shè)計(jì) 從穩(wěn)定性控制理論入手，對(duì)輪轂電動(dòng)汽車穩(wěn)定控制問題進(jìn)行了分析。在此基礎(chǔ)上， 針對(duì)系統(tǒng)高冗余和控制的非線性特點(diǎn)，確定了以五層運(yùn)動(dòng)控制為核心的整車分層集中 I 基于

6、線控全輪轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)協(xié)調(diào)的輪轂電動(dòng)汽車操控穩(wěn)定性控制研究式穩(wěn)定性控制結(jié)構(gòu)，降低了車輛解耦控制難度。此外，考慮到“人-車-路”閉環(huán)控制的需求，建立側(cè)向加速度動(dòng)態(tài)反饋矯正的橫縱聯(lián)合控制駕駛員模型，并對(duì)整車的特殊駕駛模型進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析。 （4） 轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制研究 將轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)問題分解成運(yùn)動(dòng)跟蹤控制和執(zhí)行器分配控制。其中，運(yùn)動(dòng)跟蹤通過統(tǒng)籌廣義控制力協(xié)調(diào)驅(qū)動(dòng)系和轉(zhuǎn)向系的運(yùn)動(dòng)沖突；執(zhí)行器分配控制則專注于廣義控制力在輪胎力上的實(shí)現(xiàn)，解決系統(tǒng)執(zhí)行器冗余問題。在跟蹤控制中，設(shè)計(jì)了滑膜運(yùn)動(dòng)控制器，同時(shí)基于車輛狀態(tài)綜合穩(wěn)定域完成駕駛員行為監(jiān)測(cè)。分配控制則將輪胎力的分配問題歸納為多約束下的LQP極值優(yōu)化問題，實(shí)

7、現(xiàn)輪胎側(cè)偏力和縱向力的解耦。此外，考慮到系統(tǒng)過約束問題，制定輪胎力混合求解策略。 上述研究內(nèi)容，初步實(shí)現(xiàn)了汽車的操控穩(wěn)定性控制，為課題的后續(xù)進(jìn)展做了基礎(chǔ) 性工作。 關(guān)鍵字：輪轂電動(dòng)汽車；動(dòng)力學(xué)模型；驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向協(xié)調(diào)控制；滑膜變結(jié)構(gòu)控制；最優(yōu)控 制分配 II Study on the control stability of In-wheel motord riven EV based on the coordination of steering systemand driving systemAbstractOwing to the pressure of the environment and

8、 energy, electric vehicles have become the inevitable trend. At present, the motor transformation of the traditional centralized drive fuel vehicle engine has achieved the stage results. Obviously, the simple inheritance of the traditional vehicle structure, in addition to the improvement of the out

9、put characteristics of the motor, the improvement of the control effect of the vehicle is limited. In contrast, the distributed independent drive and independent steering wheel motor drive electric vehicle (in-wheel motordrive electric vehicle，IWMDEV), the steering angle and driving torque of each w

10、heel areindependently controllable, which fundamentally changed the traction control mode of the chassis. The distributed driving structure brings new possibilities to vehicle motion and control, and has more advantages in active safety and dynamic quality. Therefore, it is regarded as the ultimate

11、driving form of automobiles. However, the subversive changes in the structure and dynamics also make the stability of the vehicle handling a new problem to be solved.There is a lack of deterministic relationship between wheels of IWMDEV, and the differential steering effect produced by it will cause

12、 yaw moment interference, which will cause the current mainstream vehicle stability control system to lose control effect. Based on the National Natural Science Foundation of China (NO:51577120) and the basic research grants project of Shenzhen (NO: JCYJ20170302142107025), the coordinated control of

13、 steering system and drive system for four wheel IWMDEV have been carried out in this paper. This paper mainly deals with the yaw moment interference caused by fuzzy structural attribute of IWMDEV steering system and driving system, and realizes the integrated control of driving system and steering

14、system. Based on that, the vehicles handling and stability control is preliminarily realized. Focusing on the purpose of the study, the following work has been carried out.(1) Construction of test platform for X-by-Wire IWMDEVFor meeting the functional requirements of 4WIS (four wheel independent st

15、eering)/4WID(four wheel independent drive)/4WIB (four wheel independent brake) for X-by-Wire (XBW) IWMDEV, the overall IWMDEV test platform is designed /built in this paper. In addition, theIII Study on the control stability of In-wheel motord riven EV based on the coordination of steering systemand

16、 driving systemvirtual prototype of the whole XBW IWMDEV is built based on ADAMS/view to complete the stability analysis of the test platform.(2) Development of XBW IWMDEV simulation platformThe development of the simulation platform mainly includes the dynamic modeling abstraction of the XBW IWMDEV

17、, the dynamic modeling of the actuator and the modular design of the simulation platform structure. Aiming at the insufficiency of current research, a 19 DOFs nonlinear time variant coupled IWMDEV simulation platform considering vehicle vertical motion is built by modular design. Considering the inf

18、luence of actuators dynamic response characteristics on vehicle stability control, a nonlinear dynamic In-wheel motor model, a steering motor model and an electromagnetic brake model are established. Finally, the effectiveness of the simulation platform is verified under complex multiple conditions.

19、(3) The design of the stability control strategy of the whole vehicleBased on the stability control theory, the stability control problem of XBW hub electric vehicle is analyzed. On this basis, aiming at the characteristics of high redundancy and nonlinearity of the system control, the five layer st

20、ability control structure of the vehicle with motion control as the core is determined. The hierarchical centralized control structure reduces the difficulty of vehicle decoupling control, and makes the whole vehicle stability control algorithm reach the optimal control with higher integration degre

21、e. In addition, considering the demand of closed loop control of “human-vehicle-road”, a driver model of lateral acceleration dynamic feedback correction is established based on the theory of preview following, and the special driving model of the vehicle is designed and simulated.(4) Research on th

22、e coordinated control of steering and drivingThe problem of steering and driving coordination is decomposed into motion tracking control and actuator allocation control. The motion tracking control is used to generate the total control force, thereby eliminating the motion conflict between the drivi

23、ng system and the steering system. The actuator allocation control focuses on the realization of the control force on the tire, so as to solve the over drive problem of the system actuator. In motion tracking control, motion controller is designed based on sliding mode variable structure control the

24、ory, and driver behavior monitoring is completed based on vehicle state comprehensive stability domain, which is used to improve vehicle active safety. Aiming at improving vehicle stability, the tire force assignment problem is summed up as the LQP extreme optimization problem withmultiple constrain

25、ts. Based on that, the decoupling of the lateral and longitudinal forces of theIV Study on the control stability of In-wheel motord riven EV based on the coordination of steering systemand driving systemtire is realized. Furthermore, considering the problem of over constraints, a mixed solution stra

26、tegy of tire force is designed in this paper.Based on the theory of vehicle dynamics control and the integrated control of all wheel steering and driving coordination, the closed loop control system of handling and stability of XBW IWMDEV is studied in this paper. Aiming at this goal, the above rese

27、arch content hasdone the basic work for the follow-up progress of the subject.Key word: in-wheel motor driven EV; vehicle dynamic model; drive and steering integratedcontrol; sliding model control; optimal control allocation.V 目錄摘 要IAbstractIII第 1 章 緒論11.1 課題研究背景及意義11.1.1 研究背景11.1.2 研究意義21.2 線控輪轂電動(dòng)汽

28、車研究概況31.3 課題相關(guān)研究內(nèi)容概述51.3.1 輪轂電汽車仿真平臺(tái)建模研究概況51.3.2 汽車操縱穩(wěn)定性控制基礎(chǔ)理論概況61.3.3 轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)角協(xié)調(diào)控制研究概況71.3.4 穩(wěn)定性控制結(jié)構(gòu)策略研究概況81.4 主要內(nèi)容和特色9第 2 章 全線控輪轂電動(dòng)汽車試驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)與分析112.1 全線控車試驗(yàn)平臺(tái)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)112.2 中心轉(zhuǎn)向懸架與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析132.2.1 中心轉(zhuǎn)向懸架與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)132.2.2 中心轉(zhuǎn)向懸架與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)力學(xué)分析162.3 全線控車試驗(yàn)平臺(tái)操控穩(wěn)定性分析192.3.1 試驗(yàn)平臺(tái)虛擬樣機(jī)和對(duì)標(biāo)模型建模202.3.2 試驗(yàn)平臺(tái)虛擬樣機(jī)仿真與分析212.4

29、本章小結(jié)27第 3 章 全線控輪轂電動(dòng)汽車仿真平臺(tái)開發(fā)283.1 仿真平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)283.2 整車動(dòng)力學(xué)建模293.2.1 仿真平臺(tái)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換30 3.2.2 系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)變量定義313.2.3 車身動(dòng)力學(xué)模型323.2.4 懸架系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型343.2.5 車輪動(dòng)力學(xué)模型353.2.6 輪胎動(dòng)力學(xué)模型363.2.7 空氣動(dòng)力學(xué)模型413.3 執(zhí)行單元建模413.3.1 線控驅(qū)動(dòng)單元建模413.3.2 線控轉(zhuǎn)向單元建模433.3.3 線控制動(dòng)單元建模443.4 試驗(yàn)平臺(tái)仿真流程463.5 仿真平臺(tái)驗(yàn)證473.6 仿真平臺(tái)建模建議513.7 本章小結(jié)51第 4 章 整車穩(wěn)定性控制策略設(shè)計(jì)524.1

30、輪轂電動(dòng)汽車穩(wěn)定性控制分析524.1.1 傳統(tǒng)汽車穩(wěn)定性控制問題描述524.1.2 全線控輪轂電動(dòng)車穩(wěn)定性控制分析534.2 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變量選擇544.3 整車穩(wěn)定性分層集中式控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)554.4 基于側(cè)向加速度反饋校正的駕駛員模型574.4.1 駕駛員模型建模574.4.2 駕駛員模型仿真驗(yàn)證604.5 駕駛模式設(shè)計(jì)614.5.1 駕駛模式設(shè)計(jì)分析614.5.2 特殊駕駛模式仿真634.6 本章小結(jié)64第 5 章 整車運(yùn)動(dòng)跟蹤控制研究665.1 運(yùn)動(dòng)跟蹤控制問題描述665.2 參考運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變量67 5.2.1 名義參考狀態(tài)變量675.2.2 綜合運(yùn)動(dòng)狀態(tài)允許域設(shè)計(jì)695.2.3 參考狀態(tài)變量

31、725.3 運(yùn)動(dòng)跟蹤控制器設(shè)計(jì)755.3.1 運(yùn)動(dòng)跟蹤控制研究現(xiàn)狀755.3.2 滑膜變結(jié)構(gòu)控制簡介765.3.3 基于 SMC 的運(yùn)動(dòng)控制器設(shè)計(jì)765.4 運(yùn)動(dòng)跟蹤控制器仿真與分析815.4.1 仿真試驗(yàn)說明815.4.2 高附著路面正弦輸入工況825.4.3 低附著路面魚鉤試驗(yàn)工況845.5 本章小結(jié)86第 6 章 基于最優(yōu)控制的輪胎力分配控制研究876.1 輪胎力分配控制分析87.廣義控制力在輪胎力上的實(shí)現(xiàn)88.輪胎力在執(zhí)行器上的實(shí)現(xiàn)896.2 基于 LQP 的最優(yōu)控制分配算法906.2.1 控制分配算法簡介906.2.2 輪胎力優(yōu)化目標(biāo)916.2.3 系統(tǒng)約束處理926.2.4 基于

32、LQP 的混合優(yōu)化求解策略936.3 車輪轉(zhuǎn)向角計(jì)算966.3.1 輪胎側(cè)偏特性逆模型966.3.2 轉(zhuǎn)角計(jì)算976.4 仿真試驗(yàn)分析計(jì)算986.4.1 高附著路面正弦輸入工況986.4.2 低附著路面魚鉤試驗(yàn)工況1006.5 本章小結(jié)101第章 總結(jié)與展望102.1 全文總結(jié)102 .2 研究展望103參考文獻(xiàn)104致謝111碩士期間發(fā)表成果112 基于線控全輪轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)協(xié)調(diào)的輪轂電動(dòng)汽車操控穩(wěn)定性控制研究第 1 章 緒論1.1 課題研究背景及意義1.1.1 研究背景安全、節(jié)能與環(huán)保是汽車發(fā)展的方向和永恒主題，尤其在事故頻發(fā)、能源短缺和環(huán)境惡化的當(dāng)下顯得格外重要1。電子化、智能化、電動(dòng)化、可再

33、生化是實(shí)現(xiàn)安全、舒發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)對(duì)于推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、促進(jìn)節(jié)能減排、加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變具有重要意義2, 3。 近年來，迫于能源與環(huán)境的雙重壓力，推動(dòng)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展已經(jīng)成為全球各個(gè)國家推進(jìn)交通能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的重要措施。特別是在國際金融后，為搶占新一輪經(jīng)濟(jì)增長的戰(zhàn)略制高點(diǎn)，主要汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家紛紛加大對(duì)電動(dòng)汽車的研發(fā)投入并且加強(qiáng)政策支持力度2, 3。世界各個(gè)國家的汽車研究單位以及高校也紛紛關(guān)注純電動(dòng)汽車的研究和開發(fā)，并且取得了許多重大的研究成果。目前，站在中國工業(yè)2025轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要節(jié)點(diǎn)上，發(fā)展新能源汽車工業(yè)已成為“十三五”既定國家戰(zhàn)略，并確立了以推廣純電驅(qū)動(dòng)為主的跨越式技術(shù)發(fā)展路

34、線5, 6。在此格局下，開展純電動(dòng)汽車基礎(chǔ)技 術(shù)研究，對(duì)實(shí)現(xiàn)我國汽車工業(yè)在新能源領(lǐng)域的彎道超車格外重要。 圖1.1 分布式驅(qū)動(dòng)輪轂電動(dòng)汽車及其驅(qū)動(dòng)單元當(dāng)前，基于傳統(tǒng)集中式驅(qū)動(dòng)燃油車的電機(jī)化改造已取得階段性成果，并相續(xù)有量產(chǎn)的混合動(dòng)力和純電動(dòng)汽車推出市場(chǎng)。此類電動(dòng)汽車依賴集中式驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，通過動(dòng)力源電機(jī)化，并借助差速器和分動(dòng)器實(shí)現(xiàn)二輪或全輪驅(qū)動(dòng)。顯然，這種對(duì)傳統(tǒng)車輛結(jié)構(gòu)的簡單繼承，除電機(jī)外特性曲線有所改善外，車輛驅(qū)動(dòng)方式并未發(fā)生實(shí)質(zhì)性改變，整車動(dòng)力學(xué)品質(zhì)和舒適性、經(jīng)濟(jì)性、主動(dòng)安全性等改善較為有限，未能充分體現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)。相比之下，采用分布式獨(dú)立驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)向的輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車（下稱 輪轂電動(dòng)

35、汽車），省略了傳動(dòng)系統(tǒng)，利用電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車輪，各輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相互獨(dú)1 基于線控全輪轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)協(xié)調(diào)的輪轂電動(dòng)汽車操控穩(wěn)定性控制研究1.1.2 研究意義輪轂電動(dòng)汽車采用電機(jī)直驅(qū)，能量傳遞環(huán)節(jié)少，能從根本上提高能源利用率，通過轉(zhuǎn)矩的協(xié)調(diào)分配可實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制；省略了傳動(dòng)系統(tǒng)，簡化了底盤結(jié)構(gòu)、提升車輛空間利用率，對(duì)汽車整備質(zhì)量輕量化貢獻(xiàn)較大，可顯著降低制造成本，并進(jìn)一步增加電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程；車輛具有更多可控自由度，各執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)相對(duì)獨(dú)立，執(zhí)行器除了本職工作外亦可兼做整車閉環(huán)反饋單元，用于諸如路面附著系數(shù)、車速、車輪側(cè)偏角的實(shí)時(shí)觀測(cè)中，能減少了對(duì)額外傳感器和執(zhí)行器的依賴；線控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)破除了傳統(tǒng)系統(tǒng)間的約束，通過

36、各大執(zhí)行器的組合優(yōu)化，便于實(shí)現(xiàn)SBW、SBB、SBD、TCS、DYC、ASR、ESP、AFS等主動(dòng)安全技術(shù)的集成控制，能顯著增強(qiáng)極限工況下車輛穩(wěn)定性儲(chǔ)備裕度，從而使車輛擁有更佳的主動(dòng)安全性。因此，業(yè)界亦將輪轂電車稱之為電動(dòng)汽車 的終極驅(qū)動(dòng)形式7。 （a）傳統(tǒng)集中式集中式驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)（b）輪轂電動(dòng)汽車分布式驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖1.2 集中式驅(qū)動(dòng)與分布式驅(qū)動(dòng)底盤結(jié)構(gòu)目前，輪轂電動(dòng)汽車尚處在研發(fā)中，國內(nèi)外許多高校企業(yè)都投入了大量精力，也 取得許多喜人的研究成果，但是其距離實(shí)際量產(chǎn)依舊還存在許多關(guān)鍵技術(shù)難題，其中 最為迫切的是輪轂電動(dòng)汽車操控穩(wěn)定性研究，其作為基礎(chǔ)是其他關(guān)鍵技術(shù)研究的前提， 故而更具迫切性。車輛的操

37、縱穩(wěn)定性是指在駕駛員盡量舒適狀態(tài)下，車輛能遵循駕駛 員意圖行駛的能力，且當(dāng)遭遇外界干擾時(shí)，車輛能抵抗干擾而保持穩(wěn)定行駛的能力8。 由于采用分布式驅(qū)動(dòng)，輪轂電動(dòng)汽車各執(zhí)行機(jī)構(gòu)間不存在確定的機(jī)械約束，因此 整車牽引控制效果依賴于各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)，其動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)形式與傳統(tǒng)汽車相差巨大。雖放寬了對(duì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的限制，卻對(duì)控制系統(tǒng)提出了更高的要求。主要差異表現(xiàn)在 四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向、四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)、四輪獨(dú)立制動(dòng)的輪轂電動(dòng)車是過驅(qū)系統(tǒng)，需要對(duì)四個(gè) 獨(dú)立驅(qū)動(dòng)、獨(dú)立轉(zhuǎn)向的車輪進(jìn)行轉(zhuǎn)矩分配和轉(zhuǎn)角控制，以滿足對(duì)車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變量 （不超過6個(gè)）的跟蹤，即執(zhí)行器輸出變量與被控狀態(tài)變量之間是映射關(guān)系不唯一，系 統(tǒng)自由度高度冗余；

38、同時(shí)，傳統(tǒng)汽車上的圍繞著特定控制目標(biāo)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性控制系統(tǒng) 2 基于線控全輪轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)協(xié)調(diào)的輪轂電動(dòng)汽車操控穩(wěn)定性控制研究相對(duì)封閉獨(dú)立，當(dāng)多個(gè)子系統(tǒng)同時(shí)作用時(shí)，由于車輛的耦合特性，控制目標(biāo)間普遍存在沖突與干擾，從而難以通過傳統(tǒng)汽車平臺(tái)遷移實(shí)現(xiàn)輪轂電動(dòng)車穩(wěn)定性控制。 由于采用分布式驅(qū)動(dòng)，輪轂電動(dòng)汽車的相關(guān)研究與傳統(tǒng)汽車的研究問題完全不同， 因此，必須研究新的理論來支撐輪轂電動(dòng)汽車操縱穩(wěn)定性研究。本文在國家自然科學(xué) 基金和深圳市基礎(chǔ)研究資助下，為輪轂電動(dòng)汽車穩(wěn)定性研究做了基礎(chǔ)性探索，包括設(shè) 計(jì)建立實(shí)車試驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行整車復(fù)雜非線性耦合動(dòng)力學(xué)仿真平臺(tái)建模，圍繞著4WIS、4WID輪轂電動(dòng)汽車，以整車動(dòng)力學(xué)

39、控制為理論基礎(chǔ)，以工程應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)，探討了多 約束下的分配控制問題，基于全輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)矩分配集成控制，進(jìn)行輪轂電動(dòng)汽車 操縱穩(wěn)定性和控制策略研究。 1.2 線控輪轂電動(dòng)汽車研究概況分布式驅(qū)動(dòng)的輪轂電動(dòng)汽車在穩(wěn)定性、舒適性和節(jié)能控制等方面相較于傳統(tǒng)車輛具有顯著的理論優(yōu)勢(shì)，因此國內(nèi)外針對(duì)分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車進(jìn)行了大量的系統(tǒng)研究和實(shí)驗(yàn)車輛開發(fā)，為其動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)研究提供了試驗(yàn)平臺(tái)。 最早的輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車源于保時(shí)捷的大膽設(shè)想，采用兩個(gè)內(nèi)置于前輪的電機(jī) 直接驅(qū)動(dòng)汽車9，從而擯棄了發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)。如今，輪轂電動(dòng)汽車在電子穩(wěn)定控制、 系統(tǒng)集成等方面有了長足進(jìn)步。 針對(duì)不同應(yīng)用需求，日本慶應(yīng)義塾大學(xué)分別開發(fā)

40、了高速型、高動(dòng)力型二款8輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)輪轂電動(dòng)汽車 “Ellica”10，如圖1.3(a)，進(jìn)行了一系列的牽引控制研究；三菱汽車公司則利用輪轂電機(jī)力矩獨(dú)立控制的特點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性控制，推出了MIEV概念車11，如圖1.3(b)；東京大學(xué)的Hori 教授11則基于量產(chǎn)車開發(fā)了4WID的概念電動(dòng)車“UOT Electric March”， 如圖1.3(c)；東京農(nóng)工大學(xué)的永井正夫教授14團(tuán)隊(duì)為研究DYC與SBW 集成控制，提出了輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的 NOVEL系列微型車技術(shù)解決方案；通用公司15先后研發(fā)了輪轂電機(jī)后驅(qū)輕型概念車Hy-wire和氫燃料輪轂電動(dòng)汽車Seque，如圖1.3(d)；美國俄亥俄州立大

41、學(xué)16基于沙灘車開發(fā)的四輪輪轂電動(dòng)汽車（如圖1.3(e)），研究了驅(qū)動(dòng)和再生制動(dòng)模式下的力矩分配和節(jié)能控制。 除了民用領(lǐng)域外，輪轂電動(dòng)汽車在領(lǐng)域也開始得到重視，通用公司開發(fā)了8x8輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)“悍馬”車17, 18，南非阿姆斯科公司對(duì)“大山貓”19（如圖1.3(f)）進(jìn)行輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)改裝，它們極大的改善了車輛的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性。此外，通過對(duì)驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、懸架在車輪單元的集成，VOLVO19和法國米其林21分別推出了提出的ACM（Autonomous Corner Module）和active wheel motor概念車輪總成。由此可見， 輪轂電動(dòng)汽車已被世界視為未來電動(dòng)汽車 領(lǐng)域發(fā)展的重要

42、方向。 3 基于線控全輪轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)協(xié)調(diào)的輪轂電動(dòng)汽車操控穩(wěn)定性控制研究（a）Ellica 輪轂電動(dòng)汽車（b）三菱MIEV 概念車 （c）UOT Electric March（d）Seque 氫燃料概念車（e）Ohio State University試驗(yàn)臺(tái) 圖1.3 國外分布式驅(qū)動(dòng)輪轂電動(dòng)汽車（f）“大山貓”輪式戰(zhàn)車國內(nèi)對(duì)此也開發(fā)了相應(yīng)的試驗(yàn)平臺(tái)并進(jìn)行了相應(yīng)的穩(wěn)定性、平順性等研究。例如， 同濟(jì)大學(xué)22相繼開發(fā)的春暉系列電動(dòng)車；清華大學(xué)22設(shè)計(jì)的短途經(jīng)濟(jì)型微型輪轂電動(dòng) 汽車“哈利”；吉林大學(xué)7, 25-27的全線控輪轂電動(dòng)車平臺(tái)UFEV；此外，中文大學(xué)28, 29、北京理工大學(xué)8、上海交通大學(xué)8、

43、山東大學(xué)31, 32等大學(xué)及科研單位也針對(duì)輪轂電 動(dòng)汽車進(jìn)行了樣車開發(fā)。 （a）同濟(jì)大學(xué)“春暉”三號(hào)（b）清華大學(xué)微型車“哈利”（c）吉林大學(xué)UFEV試驗(yàn)車（d）中文大學(xué)OK1（e）北京理工大學(xué)輪式戰(zhàn)車 圖1.4 國內(nèi)分布式驅(qū)動(dòng)輪轂電動(dòng)汽車（f）山東大學(xué)試驗(yàn)車綜上所述，雖然目前國內(nèi)外不少機(jī)構(gòu)針對(duì)輪轂電動(dòng)汽車提出了一些產(chǎn)品級(jí)解決方4 基于線控全輪轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)協(xié)調(diào)的輪轂電動(dòng)汽車操控穩(wěn)定性控制研究案，但是實(shí)際上這種汽車的結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，迫于安全、穩(wěn)定、可靠性的原因，現(xiàn)階段還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到的民用化水平。相比之下，我國對(duì)于四輪驅(qū)動(dòng)輪轂電動(dòng)汽車研究與國外存在著較大的技術(shù)差距，總體上還處于起步階段。因此，要充分發(fā)揮分

44、布式輪轂電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，還需在穩(wěn)定性、節(jié)能控制等方面開展細(xì)致、深入、系統(tǒng)的理論研 究和實(shí)踐探索，這將對(duì)輪轂電動(dòng)汽車穩(wěn)定性電控系統(tǒng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。 1.3 課題相關(guān)研究內(nèi)容概述1.3.1 輪轂電汽車仿真平臺(tái)建模研究概況車輛系統(tǒng)是各構(gòu)件通過各種約束形成的剛?cè)峄旌隙囿w系統(tǒng)。車輛動(dòng)力學(xué)建模研究始于 19 世紀(jì) 50 年代31, 32，最具代表性的是線性二自由度單軌模型。該模型建立在輪胎側(cè)偏特性線性基礎(chǔ)上，故僅適用于低速線性工況，應(yīng)用范圍較窄。為了開展非線性仿真控制研究，主要表現(xiàn)在對(duì)輪胎線性側(cè)偏特性進(jìn)行了非線性改造。然而，此種模型未能考慮到車輛因俯仰、側(cè)傾等運(yùn)動(dòng)造成的軸荷轉(zhuǎn)移，故而也不能用于極限臨界

45、工況的穩(wěn)定系控制系統(tǒng)開發(fā)中。 目前，針對(duì)車輛動(dòng)力學(xué)建模大致有二種手段：(1)求解描述車輛運(yùn)動(dòng)微分方程，著 重從運(yùn)動(dòng)機(jī)理上進(jìn)行建模，典型軟件有 Simulink 和 Mathcad。(2)通過多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行動(dòng)力解析，將動(dòng)態(tài)系統(tǒng)看作有鉸鏈和內(nèi)力鏈接的剛體，代表仿真軟件有Adams/Car、DADS、RecurDyn、CarSim。此類模型以豐富的試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，能有效地降低開發(fā) 周期和成本，但在定性理論研究方面存在不足。 在國外，較為具有代表性的多自由度動(dòng)力學(xué)模型，以 D.J.Segal35建立的十五自由度模型，和美國密西根大學(xué)交通研究中心35 的十七自由度模型為代表。國在內(nèi)，吉林大學(xué)動(dòng)態(tài)模擬

46、國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室37基于 Unit Tire 建立的十二自由度汽車模型，是目前國內(nèi)乃至國際權(quán)威的汽車模型之一。其后，雷雨成38、王博39基于傳統(tǒng)汽車改造基礎(chǔ)上對(duì)車輛模型自由度進(jìn)行了拓展。 針對(duì)輪轂電動(dòng)汽車，日本東京大學(xué)40和東京農(nóng)工大學(xué)41則均采用了七自由度 車輛模型； 楊福廣42 、宗長富等 43 基于車輛穩(wěn)定性控制需求， 建立了 4WID4WID/4WIS 車輛模型，但是上述模型均未考慮車輛的垂向運(yùn)動(dòng)。實(shí)際上，輪轂電機(jī)安裝使整車簧下質(zhì)量增加明顯，會(huì)惡化汽車平順性和動(dòng)力響應(yīng)品質(zhì)，此時(shí)簧下質(zhì)量的垂向運(yùn)動(dòng)對(duì)整車動(dòng)力學(xué)品質(zhì)的影響將是顯著的。主要表現(xiàn)為沉重的轉(zhuǎn)向負(fù)載，會(huì)影響到轉(zhuǎn)向角的動(dòng)態(tài)品質(zhì)，從而影響

47、車輛的響應(yīng)特性。 此外，一般學(xué)模型多是根據(jù)研究的需要側(cè)重于車輛的某些性能而建立的，多是基于傳統(tǒng)汽車，動(dòng)力源普遍簡化扭矩特性曲線8, 44, 45或者功率map 圖26, 46形式，這種簡化等效模型固然能降低仿真計(jì)算量，同時(shí)也剔除執(zhí)行器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。采用了電機(jī) 驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)向技術(shù)使得車輛對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)響應(yīng)更加敏感，各自由度之間的耦合作用也更加 5 基于線控全輪轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)協(xié)調(diào)的輪轂電動(dòng)汽車操控穩(wěn)定性控制研究強(qiáng)烈。這種僅考慮執(zhí)行器靜態(tài)約束的簡化模型在實(shí)際中可能存在較大的偏差，例如電機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)對(duì)輪胎縱向力影響較大，不單影響車輛平順性，而且在極限輪胎力下易誘發(fā)車輛失穩(wěn)。 目前的車輛建模研究對(duì)述分析尚不夠充分，

48、因此建立高冗余過驅(qū)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型能為獨(dú)立驅(qū)動(dòng)模型領(lǐng)域作了一些必要的有益的工作?？紤]到后期拓展研究，文建立考慮車輛垂向運(yùn)動(dòng)和執(zhí)行器動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性的 19 自由度非線性耦合車輛動(dòng)力學(xué)模型。 1.3.2 汽車操縱穩(wěn)定性控制基礎(chǔ)理論概況車輛穩(wěn)定性主要強(qiáng)調(diào)對(duì)車輛側(cè)向動(dòng)力學(xué)特性的控制。事實(shí)上，側(cè)向動(dòng)力學(xué)是一個(gè)異常復(fù)雜的非線性問題，目前尚無任何技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)側(cè)向力的直接控制，這是困擾車輛穩(wěn)定性控制的關(guān)鍵問題。然而，車輛輪胎動(dòng)力學(xué)的內(nèi)在耦合特性，使得側(cè)向力學(xué)特性與縱、垂向動(dòng)力學(xué)之間存在相互作用。因此，車輛穩(wěn)定性控制的實(shí)質(zhì)上是通過對(duì)輪胎垂向力、縱向力的合理控制，從而影響側(cè)偏力，使車輛狀態(tài)遠(yuǎn)離失穩(wěn)邊界。目 前，該類

49、控制方法相應(yīng)分為三類：主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制（AWS）、側(cè)傾剛度控制(RSC)和直接橫擺力矩控制(DYC)，其有效作用域如圖 1.5 所示。 圖1.5 車輛穩(wěn)定性控制方法有效作用域AWS 作用域在輪胎側(cè)偏特性線性區(qū)，由于受到輪胎力非線性飽和因素影響，其單獨(dú)控制效果無法得到本質(zhì)上的提升。RSC 主要利用輪胎側(cè)偏剛度與垂向力的耦合關(guān)系， 通過調(diào)節(jié)懸架側(cè)傾剛度產(chǎn)生期望側(cè)傾力矩來提高操縱穩(wěn)定性；該類方法嚴(yán)重依賴于主 動(dòng)或半主動(dòng)懸架技術(shù)（ASS），在載荷轉(zhuǎn)移明顯時(shí)才具有效果4；總體上適用工況較窄， 應(yīng)用較少。DYC 利用輪胎縱向力和側(cè)偏力間的非線性耦合關(guān)系，通過驅(qū)動(dòng)或制動(dòng)使各輪產(chǎn)生縱向滑移率差，從而產(chǎn)生作用于車輛

50、的橫擺力矩，理論上適用于一切車輛的穩(wěn) 定性控制。得益于在位姿調(diào)整的上的顯著效果，DYC 控制在車身穩(wěn)定性系統(tǒng)（ESP、VSC）得到了良好的運(yùn)用，主要用于極限工況下提升整車安全性，成為當(dāng)前車輛上主 流穩(wěn)定性控制系統(tǒng)。 傳統(tǒng)的 DYC 是通過限滑差速器實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，相比下四輪獨(dú)立的輪轂電動(dòng) 汽車的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)則具有更佳的硬件基礎(chǔ)：電機(jī)扭矩的響應(yīng)直接輸出快，扭矩的大小更 6 基于線控全輪轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)協(xié)調(diào)的輪轂電動(dòng)汽車操控穩(wěn)定性控制研究精確；電機(jī)扭矩獨(dú)立可控，且易于測(cè)量。利用這兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)，就可以通過獨(dú)立控制電機(jī)扭矩的方式產(chǎn)生縱向力差，從而改變作用在汽車上的橫擺力矩。因此，選擇 DYC 控制來解決線控輪轂電

51、動(dòng)汽車的操作穩(wěn)定性問題是較為理想的選擇。 1.3.3 轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)角協(xié)調(diào)控制研究概況轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)角協(xié)調(diào)控制問題在傳統(tǒng)汽車是極少被關(guān)注的問題，主要是因?yàn)閭鹘y(tǒng)汽車并不具有主動(dòng)轉(zhuǎn)向的能力。由于差速器的等扭矩分配和轉(zhuǎn)向梯形的約束作用，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分別負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向，各大子系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)清晰，不存在相互干擾。由上述的車輛穩(wěn)定性控制理論可知，主動(dòng)轉(zhuǎn)向 AWS 和 DYC 都能產(chǎn)生附加橫擺力矩，從而使車輛具有轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。這種差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向效應(yīng)和附加橫擺力矩，對(duì)車輛的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向特性都有較大影響。此時(shí)，輪轂電機(jī)拖動(dòng)的車輪不僅是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行器， 更是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重要組成部分，造成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)屬性模糊。此外，輪轂電動(dòng)汽

52、車的非線性耦合作用導(dǎo)致基本不可能通過對(duì)二者單獨(dú)控制實(shí)現(xiàn)對(duì)理想狀態(tài)的追蹤。 當(dāng)然，傳統(tǒng)的 DYC 未直接利用輪胎側(cè)偏力學(xué)特性，橫擺力矩控制不符合轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)的基本機(jī)理，因此對(duì)于車輛側(cè)向運(yùn)動(dòng)控制并非總是理想，表現(xiàn)在車輛縱向速度的波動(dòng)， 會(huì)削弱駕駛員的操縱信心和駕乘舒適性。于是，為兼顧平順性，出現(xiàn)了將各種系統(tǒng)進(jìn) 行集成的車輛動(dòng)力學(xué)橫擺穩(wěn)定性控制，其中主要是 AWS 與 DYC 的集成47。輪轂電動(dòng)汽車通過差動(dòng)驅(qū)動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn) DYC 控制，不產(chǎn)生縱向速度損失，介入較傳統(tǒng)差動(dòng)制動(dòng)更為溫和；同時(shí)，AWS 可以縮短橫向加速度及偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的響應(yīng)時(shí)間,減小車體的側(cè)偏角， 從而提供良好的操縱性，在駕駛舒適性方面具有優(yōu)勢(shì)

53、。因此針對(duì)輪轂電動(dòng)汽車的穩(wěn)定 性控制研究集中在 AWS 和 DYC 集成融合，即轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制。 對(duì)此，日本東京農(nóng)工大學(xué) Masao Nagai48利用前饋和反饋的控制結(jié)構(gòu)研究主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向（AFS）和 DYC 集成控制，以及主動(dòng)后輪轉(zhuǎn)向（ARS）和 DYC 集成控制。德國大陸公司49ESC則在 ESC 的基礎(chǔ)上集成 AFS 控制，利用 AFS 補(bǔ)償部分由于差動(dòng)制動(dòng)造成的橫擺力矩。美國俄亥俄州立大學(xué)Junmin Wang50利用分層式控制結(jié)構(gòu)研究了四輪獨(dú)立驅(qū)/制動(dòng)、四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向的集成控制問題。英國利茲大學(xué) Crolla51基于滑模變結(jié)構(gòu)控制理論(SMC)設(shè)計(jì)集成控制器對(duì)車輛 AFS 和車輛動(dòng)

54、力學(xué)穩(wěn)定性控制系統(tǒng)（DSC）進(jìn)行了協(xié)調(diào)，減小兩子系統(tǒng)之間的功能沖突、提高汽車底盤控制集成度。 國內(nèi)，喻凡教授52課題組，提出了廣義執(zhí)行器-受控對(duì)象底盤集成控制體系，采用SMC、魯棒控制方法進(jìn)行了 TCS 集成控制研究。山東大學(xué)的楊秀建53等人基于經(jīng)典自行車單軌車輛模型設(shè)計(jì)了 AFS 和主動(dòng)制動(dòng)集成控制器，用于提高側(cè)偏剛度不確定性下的極限工況穩(wěn)定性。山東大學(xué)楊福廣53采用模糊最優(yōu)控制方法設(shè)計(jì)了 AWS 和 DYC 集成控制算法，并進(jìn)行了樣機(jī)的試驗(yàn)。劉力31等采用 MPC 理論設(shè)計(jì)了 AFS 和 DYC 集成 控制器，研究了運(yùn)動(dòng)模式間的平滑切換和基于運(yùn)行狀態(tài)反饋的權(quán)重系適應(yīng)調(diào)整問題。 7 基于線控

55、全輪轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)協(xié)調(diào)的輪轂電動(dòng)汽車操控穩(wěn)定性控制研究朱冰55等人基于頻域控制方法設(shè)計(jì)了 AWS 與主動(dòng)制動(dòng)集成控制器；對(duì) AWS 和主動(dòng)制動(dòng)進(jìn)行了集成控制研究。 56基于 MPC綜上所述，針對(duì)轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)矩的集成控制，國內(nèi)外都已經(jīng)進(jìn)行深入探索，并取得了一定研究成果，可為本課題提供重要借鑒。但是，此類研究成果多是基于單獨(dú) AFS 或者 ARS 與 DYC 的集成，少有對(duì) 4WS 與橫擺力矩的集成控制研究。四輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向?qū)嚿碜藨B(tài)微調(diào)上存在較大的優(yōu)勢(shì)，單純的 AFS 或者 ARS 與轉(zhuǎn)矩的集成控制，顯然造成了一定的執(zhí)行資源的浪費(fèi)。因此，本課題將在車輛動(dòng)力控制基礎(chǔ)上，開展全輪轉(zhuǎn)向與全輪驅(qū)動(dòng)協(xié)調(diào)集成控制研究，以

56、便充分發(fā)掘輪轂電動(dòng)車在穩(wěn)定性控制上的潛力。 1.3.4 穩(wěn)定性控制結(jié)構(gòu)策略研究概況通過集成控制完成多系統(tǒng)協(xié)調(diào)是運(yùn)動(dòng)控制的重要共識(shí)，目前應(yīng)用于汽車底盤控制的集成控制測(cè)策略主要有三種：基于信息共享的集成控制策略、基于仲裁協(xié)調(diào)的集成控制策略、基于子系統(tǒng)功能融合的集成控制策略。 1) 基于信息共享的集成控制策略 早期的集成控制主要利用信息共享實(shí)現(xiàn)，其特征在于各大子穩(wěn)定控制系統(tǒng)的決策器相互獨(dú)立，通過總線相關(guān)聯(lián)后，利用信息共享達(dá)到一定的集成效果。例如，豐田公式的 Kizu56等人推出 FXV-II 概念車，通過信息共享實(shí)現(xiàn)了 AS、ARS、TCS、ABS 的集成控制。同樣，豐田的 Sato58-60等人提出交互式自適應(yīng)控制概念，使用所有相關(guān)系統(tǒng)的狀態(tài)計(jì)算特定系統(tǒng)的目標(biāo)值。利用交互式自適應(yīng)策略，三菱公司的 Mitamura58-60 等人實(shí)現(xiàn)了對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的集成控制。Taheri62等在設(shè)定 ABS 最優(yōu)滑移率時(shí)考慮了車輪轉(zhuǎn)角的影響，以改善大轉(zhuǎn)角、強(qiáng)制動(dòng)時(shí)車輛穩(wěn)定性。 2) 基于仲裁協(xié)調(diào)的集成控制策略 利用仲裁策略對(duì)子系統(tǒng)功能進(jìn)行協(xié)調(diào)的