混合动力汽车机械制动与再生制动系统最佳制动转矩控制

【摘要】：保证混合动力汽车制动安全性和稳定性的前提下，如何实现最佳的制动效果以及最大限度能量回馈，是混合动力汽车制动控制系统研究的重点内容。本论文针对混合动力汽车制动系统制动安全性和稳定性以及能量回馈的控制问题，主要研究了基于制动系统模型的考虑滑移率的最佳制动转矩设计及其由机械制动系统和再生制动系统的实现问题。 首先考虑汽车制动过程的安全性和侧向稳定性，研究基于滑移率的最佳制动转矩设计问题。主要考虑了实际工况中车速不可测，因轮胎结构、外界干扰、车速等因素产生的路况未知问题，设计了一种全维状态观测器，然后基于观测器并利用自适应控制技术设计了最佳制动转矩。对观测器的收敛性给出了理论分析和仿真验证，同时给出了最佳制动转矩作用下，制动系统的滑移率和附着系数在不同附着系数路面下均都能控制在最佳值附近的理论分析与仿真验证。 然后研究混合动力汽车紧急制动过程中，考虑制动安全性和侧向稳定性的最佳制动转矩完全由液压制动系统实现的问题。由于液压制动系统在实际工作过程中，存在外界干摩擦力和内外压强泄露造成的干扰以及液压系统轮缸活塞的速度不可测的问题，利用非线性系统Backstepping设计方法，设计了基于降维观测器具有干扰抑制的动态输出反馈制动转矩跟踪控制器，理论分析和仿真结果均证明了液压制动系统实际输出的制动转矩能够准确跟踪最佳制动转矩。 其次研究了最佳制动转矩由机械AOH制动系统和再生制动系统协调控制实现的问题。根据执行机构气压制动系统AOH模型以及能量回馈系统的非线性数学模型，分别设计AOH制动转矩和再生制动转矩的协调控制器，进行制动转矩的合理分配。理论分析和仿真研究均表明，所提出的控制方案能保证混合动力汽车制动过程中的安全性并能实现能量回馈的目的。 【关键词】：最佳制动转矩 滑移率 机械制动系统 再生制动系统 自适应控制 观测器
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题的研究背景与意义10-11
• 1.2 混合动力汽车制动技术的研究概述11-14
• 1.2.1 HEV 机械制动技术的研究状况11-13
• 1.2.2 HEV 再生制动技术的研究状况13-14
• 1.3 混合动力汽车制动系统控制算法概述14-15
• 1.4 本文主要研究内容和结构安排15-17
• 第2章 基于观测器的最佳制动转矩设计17-38
• 2.1 汽车制动过程的动态特性17-21
• 2.1.1 轮胎的动力学模型17-19
• 2.1.2 滑移率模型19-20
• 2.1.3 车辆的单轮动力学模型20-21
• 2.2 基于车辆速度观测器的最佳制动转矩设计21-26
• 2.2.1 车辆速度观测器的设计22-24
• 2.2.2 最佳制动转矩的设计24-26
• 2.3 仿真研究26-37
• 2.4 本章小结37-38
• 第3章 基于液压制动系统的最佳制动转矩控制38-50
• 3.1 液压制动系统数学模型38-40
• 3.2 控制问题的形成40-41
• 3.3 基于降维观测器的液压制动转矩动态输出反馈控制41-44
• 3.4 仿真研究44-49
• 3.5 本章小结49-50
• 第4章 基于 AOH 制动和再生制动系统的最佳制动转矩协调控制50-62
• 4.1 机械 AOH 制动和再生制动系统的数学模型50-54
• 4.1.1 AOH 气压制动系统的数学模型51-53
• 4.1.2 永磁同步发电机的数学模型53-54
• 4.2 控制问题的形成54
• 4.3 AOH 机械制动转矩的跟踪控制54-56
• 4.4 再生制动转矩的跟踪控制56-57
• 4.5 仿真研究57-61
• 4.6 本章小结61-62
• 结论62-64
• 参考文献64-69
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果69-70
• 致谢70-71
• 作者简介71

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