四轮独立驱动电动汽车转矩协调与补偿网络化控制研究

Quality of network service in vehicle has significant effect on dynamics control property of four-wheel-independent-drive electric vehicle (4WID-EV). This project is planned to research on relationship of bandwidth allocation and torque control dynamic response, and research on collaborative design method considering dynamics control and network control for 4WID-EV simultaneously based on synthesized method consist of theoretical analysis, simulation, and experimental examination. Range of bandwidth allocation and relationship model of bandwidth and control property will be defined based on dynamics simulation, how to dispatch the bandwidth between control circuits on the basis of load status will be researched and evaluate the scheduling model with experiment bench. To solve the influence of non-ideal in-vehicle network conditions (e.g. communication delay, data packet missing) on the vehicle dynamics control of 4WID-EV, torque compensate coordinated control method based on networked prediction control technology will be studied. Combine the previous research of dynamics control and scheduling theories, composite model will be established to research on complex model of dynamics control and network control. Theory and research method in this project will consummate the common electronic control technology of independent drive electric vehicle.

车载网络性能对基于网络控制的四轮独立驱动电动汽车的控制性能影响显著。项目采用理论分析、仿真分析、实验研究相综合的研究方法，研究控制回路带宽分配对转矩协调控制响应的影响规律及网络性能与动力学性能的协同控制方法。建立四轮独立驱动电动汽车转矩协调控制离散化模型，通过动力学仿真分析确定满足网络与控制性能约束下的合理带宽分配范围，建立“带宽-控制性能”关系模型，研究基于控制状态的各控制回路带宽分配优化控制方法。研究四轮独立驱动车辆动力学控制与车载网络控制相综合的控制方法，建立控制性能与网络性能的综合控制模型。针对网络延迟、丢包等非理想网络状况，研究基于网络预测控制技术的转矩协调补偿方法。采用自制的实验台架对网络与控制模型进行评估。本项目开展有利于独立驱动电动汽车电控共性理论与方法的完善。

四轮独立驱动电动汽车凭借其在车辆动力学控制和车辆空间布置方面的巨大优势，已经成为电动汽车的重要发展方向,电动汽车分布式控制系统中带宽有限，车载通讯网络运行中存在着控制信息延时、丢包等网络状况，使得传统的动力学控制理论与控制系统设计方法不能适应四轮独立驱动车辆网络化控制需求。针对此问题，课题组以完善车载通讯网络调度控制理论、提出网络调度与车辆动力学控制协同与优化设计方法为目标，开展了以下研究工作：1）深化车载网络调度理论研究，着眼于有限网络带宽的充分利用及提高重要控制信息的传输效率，提出了符合独立驱动电动汽车信息特点的反映数据重要程度数据压缩算法，研究了降低带宽占用的电动汽车TTCAN调度算法。2）开展了车载网络理论与独立驱动电动汽车动力学控制相综合的研究，针对事件触发机制中包含网络延时车辆动力学模型中存在的时变不确定项问题，采用切换系统的方法，将网络化控制系统描述为有限个子系统的切换，推导了网络化控制系统模型及反馈控制器设计方法；针对非理想网络状态，采用柔性事件触发CAN机制，提出了针对网络丢包等情况的处理方法；3）研究了网络带宽分配与控制性能的对应关系，提出了基于控制反馈的变带宽与控制协同网络化控制方法。本课题研究成果可以为四轮独立驱动电动汽车走向高性能化、智能化和网络化提供基础理论依据和有效的参考方法。