考虑驾驶员特性的四轮独立驱动与转向电动汽车动力学控制研究

Due to the four wheel independent drive and steering, each wheel drive or brake torque and angle can be controlled independently. The new generation of electric vehicles has a significant advantage in the aspects of mechanical structure and control performance compared with traditional electric vehicle, which is an important direction of development of the automobile electrification, and it has become a new hotspot of vehicle dynamics and control. The project focuses on dynamics control for four wheel independent drive and steering electrical vehicle considering driver characteristic. The vehicle state parameters estimation method for four wheel independent drive and steering electrical vehicle is studied to achieve accurate estimation of parameters such as vehicle driving state and the parameters including the road adhesion coefficient ,the location of the center of mass and others, which lay the foundation for the vehicle dynamics control. The driver characteristics classification and identification method, the method of establish driver characteristics reference model are studied to realize the characteristics of online identification and matches the reference model. The dynamic control method considering the driver characteristic is studied and integrated control is used to achieve the driver desired vehicle dynamics response and improve vehicle maneuverability and driving comfort. The project is to further improve a new generation of electric vehicle dynamics control performance based on the in-depth study of the vehicle states and parameters accurate estimation and the driving characteristics, which lay the theoretical foundation for accelerating its industrial and Intelligence research.

由于四轮独立驱动与转向使得每个车轮的驱动或制动转矩、转角独立可控，新一代电动汽车在机械结构和控制性能方面相对于传统电动汽车具有显著优势，是汽车电气化发展的重要方向，已成为车辆动力学及其控制新的研究热点。本项目重点进行考虑驾驶员特性的四轮独立驱动与转向电动汽车动力学控制研究。研究四轮独立驱动与转向电动汽车状态与参数估计方法，基于信息融合技术实现对车辆行驶状态和包括路面附着系数、质心位置等在内的参数准确估计，为汽车动力学控制奠定基础；通过研究驾驶员特性分类和驾驶员特性参考模型建模方法等，实现驾驶员特性在线辨识和参考模型的匹配；研究考虑驾驶员特性的动力学控制方法，通过集成控制实现驾驶员期望的车辆动力学响应特性，提高车辆的操纵稳定性和驾驶舒适性。本项目基于对车辆状态与参数的准确估计和对驾驶员驾驶特性的深入研究，旨在进一步提高新一代电动汽车动力学控制性能，为加快其产业化和进行智能化研究奠定理论基础

由于四轮独立驱动与转向使得每个车轮的驱动或制动转矩、转角独立可控，新一代电动汽车在机械结构和控制性能方面相对于传统电动汽车具有显著优势，是汽车电气化发展的重要方向，已成为车辆动力学及其控制新的研究热点，也是汽车智能驾驶的优良载体。项目主要研究内容包括四轮独立驱动与转向电动汽车建模，状态与参数估计方法，驾驶员特性分类、辨识和参考模型建模，四轮独立驱动与转向电动汽车动力学控制方法，同时进行了四轮独立驱动与转向电动汽车路感模拟研究、操纵杆式线控转向变传动比控制研究、实验平台车搭建、控制理论在车辆控制中应用等研究，采用计算机仿真、驾驶模拟器硬件在环实验以及实车实验对研究方法进行了验证。考虑参数随汽车行驶工况变化的不确定性严重影响估计精度，分别基于三容积卡尔曼滤波理论和联邦卡尔曼滤波理论设计了四轮独立驱动与转向电动汽车状态与参数估计算法；基于驾驶模拟器设计实验工况，选取驾驶员进行实验，采集实验数据并处理，提取特征值，采用聚类算法对驾驶员的加速、制动、转向特性进行分类，基于隐马尔可夫或神经网络理论建立驾驶员特性模型、线辨识模型和参考模型；根据四轮独立驱动与转向电动汽车四轮转角、四轮转矩独立可控优势，对四轮驱动力矩优化分配方法、差动驱动横摆力矩控制方法、横摆力矩控制和主动转向集成控制方法等进行了研究。实验结果表明：研究方法实现了对车辆行驶状态和包括路面附着系数、质心位置等在内的参数准确估计；实现了对驾驶员特性的合理分类、在线准确辨识和参考模型建立；实现了在保证安全稳行驶前提下，使汽车能够按照驾驶员期望响应运动。项目研究是对电动汽车智能控制的有益探索，基于对车辆状态与参数的准确估计、驾驶员驾驶特性和考虑驾驶员特性四轮独立驱动与转向电动汽车动力学控制，为进一步提高新一代电动汽车动力学控制性能，为加快其产业化和进行智能化研究奠定理论基础。