輪轂電機分佈式驅動控制技術

朱紹鵬
入選首批浙江省青年科學家培養計劃，浙江省電機動力學會理事。
本科就讀於西北工業大學自動控制系。 2003年9月-2011年6月，
先後在日本千葉大學、慶應義塾大學攻讀碩士、博士學位，並留校工作。
2011年回國入職浙江大學，專注於新能源汽車下一代動力系統輪轂電機分佈式驅動控制及能量管理方面的研究。
研究成果已經獲得多項發明專利授權，通過很好的產學研合作，科技成果轉化豐碩。
研發的分佈式驅動控制系統已經被上海申龍、福建金旅等客車廠投入到上海、福建等地公交運營的超千台輪邊後驅電動客車採用。
曾獲浙江省科技進步二等獎、三等獎等多個科技獎項。

序
前言
第1章輪轂電機分佈式驅動控制導論// 001
1.1 輪轂電機分佈式驅動概述// 001
1.2 分佈式驅動控制定義及系統構成// 003
1.3 輪轂電機分佈式驅動控制功能// 005
第2章輪轂電機驅動車輛動力學建模及狀態參數估算// 007
2.1 狀態參數估算對分佈式驅動控制設計的影響分析// 007
2.2 分佈式驅動車輛動力學模型// 009
2.2.1 驅動動力學模型// 009
2.2.2 制動動力學模型// 011
2.2.3 二自由度車輛模型// 012
2.2.4 三自由度車輛側傾模型// 014
2.2.5 七自由度車輛四驅模型// 016
2.2.6 輪胎模型// 017
2.3 分佈式驅動車輛狀態及參數估算// 019
2.3.1 整車質量和坡度聯合估算// 019
2.3.2 四輪垂直載荷估算// 023
2.3.3 基於運動學的橫擺角速度估算及質心側偏角估算// 024
2.3.4 基於UKF的橫擺角速度及質心側偏角的聯合估算// 025
2.3.5 基於UKF的車速狀態估算// 027
2.4 輪轂電機建模// 028
2.4.1 輪轂電機結構及設計要求// 028
2.4.2 輪轂電機數學建模及仿真分析// 030
2.4.3 輪轂電機矢量控制模型及仿真// 038
第3章分佈式驅動車輛驅動控制設計// 047
3.1 基於穩定性的分佈式四驅控制// 048
3.1.1 期望橫擺力矩及總驅動力製定// 049
3.1.2 驅動力分配// 051
3.1.3 驅動防滑控制// 054
3.2 基於經濟性的分佈式四驅控制// 056
3.2.1 基於經濟性目標函數的驅動力控制分配// 056
3.2.2 基於黃金比例算法的驅動力控制分配// 059
3.3 分佈式驅動控制故障診斷及失效控制// 062
3.3.1 考慮故障診斷的分佈式四驅控制策略設計// 062
3.3.2 電機故障診斷模塊設計// 064
3.3.3 失效模式判斷及驅動力再分配模塊設計// 065
第4章分佈式驅動車輛制動控制設計// 071
4.1 分佈式機械/電複合製動控制設計// 071
4.1.1 理想前、後製動力分配理論// 071
4.1.2 分佈式機械/電複合製動類型// 074
4.2 分佈式並聯制動控制策略// 075
4.3 分佈式串聯制動控制策略// 077
4.3.1 分佈式四輪複合制動力// 077
4.3.2 機械/電制動力分配// 078
第5章分佈式驅動車輛差動轉向技術// 081
5.1 三軸車輛差動轉向運動學分析// 081
5.1.1 三軸車輛坐標系// 081
5.1.2 三軸車輛運動學方程// 084
5.2 三軸車輛差動轉向動力學分析// 085
5.2.1 三軸車輛整車動力學模型// 085
5.2.2 三軸車輛質心側偏角估算// 086
5.2.3 三軸車輛垂直載荷分佈估算// 088
5.3 三軸六輪驅動車輛差動轉向控制策略設計// 091
5.3.1 差動轉向控制整體框架// 091
5.3.2 車輛控制參數計算// 092
5.3.3 六輪轂電機轉矩分配算法設計// 097
第6章分佈式驅動控制仿真驗證及實車試驗// 102
6.1 CarSim-MATLAB/Simulink 聯合仿真平台搭建// 103
6.1.1 CarSim四驅車輛模型搭建// 104
6.1.2 MATLAB/Simulink分佈式四驅控制模型搭建// 105
6.2 分佈式驅動控制聯合仿真分析與測試// 108
6.2.1 分佈式四驅控制仿真驗證// 108
6.2.2 分佈式四驅車輛參數估算仿真驗證// 112
6.3 實車試驗與仿真對比分析// 118
6.3.1 分佈式四驅乘用車實車試驗與仿真對比// 118
6.3.2 分佈式後驅公交車實車試驗與仿真對比// 122
第7章分佈式驅動控制硬件在環測試// 125
7.1 HIL測試系統方案設計// 126
7.1.1 系統方案的系統性及功能性要求// 126
7.1.2 系統方案架構// 127
7.2 HIL測試硬件系統實現// 130
7.2.1 分佈式驅動控制器設計// 130
7.2.2 實時系統選型// 132
7.2.3 駕駛員操縱裝置及執行器輪轂電機// 133
7.3 HIL測試軟件系統設計// 134
7.3.1 分佈式驅動控制器算法開發// 134
7.3.2 實時仿真模型開發// 136
7.3.3 上位機管理軟件集成// 137
7.4 HIL測試試驗與分析// 140
7.4.1 系統開環測試及功能測試// 141
7.4.2 複雜工況測試// 144
第8章輪轂電機分佈式驅動控制技術展望// 151
8.1 基於分佈式驅動控制的軌跡跟踪技術// 151
8.1.1 MPC軌跡跟踪控制器設計// 152
8.1.2 分佈式四驅轉矩分配策略// 158
8.2 基於分佈式驅動控制的緊急避撞技術// 160
8.2.1 緊急避撞的路徑規劃與決策// 161
8.2.2 提高緊急避撞穩定性的分佈式驅動控制// 170
參考文獻// 173