电动汽车纵向速率跟踪控制的方法研究-控制科学与工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 Classified Index: U469.72 U.D.C: 629 Dissertation for the Master Degree in Engineering RESEARCH ON LONGITUDINAL VELOCITY TRACKING CONTROL FOR ELECTRIC VEHICLE Candidate： Wang Benchao Supervisor： Prof. He Zhen Academic Degree Applied for： Master of Engineering Speciality： Control Engineering Affiliation： School of Astronautics Date of Defence： June, 2014 Degree-Conferring-Institution： Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 摘 要 汽车保有量的猛增、能源危机的加深、环境污染的恶化以及科学技术的发展 使得智能交通系统成为未来交通系统的发展趋势。同时，新能源汽车以其优异的 节能环保特性受到越来越多的关注和青睐。作为智能交通系统中的关键技术之一， 纵向速率跟踪控制具有十分重要的研究价值和意义。于是，本文以纯电动汽车为 研究对象，分析探讨了纵向速率跟踪控制在其上的实现问题。 本文在建立了纵向速率跟踪控制系统模型的基础上，应用模型预测控制方法 进行了控制器设计，最后为实现纵向速率跟踪控制做了相关的软、硬件设计。 在建模过程中，分别完成了车辆纵向动力学模型、电机系统模型和传动系统 模型三个子模型的建立，在适当的假设的基础上得到了纵向速率跟踪控制系统的 简化模型，并通过车辆动力学实时仿真软件 veDYNA 对模型的准确性进行了验证。 在进行控制器的设计时，经过分析得出纵向速率跟踪控制是一个具有非线性 且约束时变特征的控制问题，于是，本文采用模型预测控制方法进行了在线控制 器的设计，并在多种工况下进行了仿真，验证了控制器的有效性。由于在线控制 器无法在实际车辆上得以实现，本文又采用模型预测控制方法借助 Matlab 的多参 数规划工具箱（MPT）设计了显式控制器并进行了仿真验证，仿真结果表明，单 一的显式控制器具有很好的控制性能，但对于模型中的前车加速度参数依赖性较 强，鲁棒性较差。为解决单一的显式控制器鲁棒性差的问题，针对多种前车加速 度值分别设计了多个显式控制器，通过判断前车的加速度范围而选择对应的控制 器。 最后，本文给出了纵向速率跟踪控制器的硬件设计方案和软件设计方案，完 成了硬件电路原理图、PCB 图的设计，以及相关的软件设计及调试。 关键词：电动汽车；纵向速率跟踪；模型预测控制 -I- Abstract The surge of car ownership, the severity of energy crisis, the deterioration of environmental pollution and the development of science of technology make intelligent transportation system the trend of transportation system in the future. Meanwhile, new energy vehicles are paid more attention due to their excellent environment-friendly property. As one of the key technologies in the intelligent transportation system, longitudinal velocity tracking control has important research value. This paper selects pure electric vehicles as research object, analyzes and discusses the implementation issues of longitudinal velocity tracking control on them. On the basis of constructing the longitudinal velocity tracking control system model, this paper designs controller using model predicti