毕业设计微型电动汽车自动巡航控制研究

河北大学2017届本科生毕业论文（设计）毕业设计（论文）论文题目微型电动汽车自动巡航控制研究学生姓名学号所在院系专业班级机械设计制造及其自动化导师姓名职称完成日期河北大学2017届本科生毕业论文（设计）摘要本文主要是对电动汽车自动巡航控制系统的研究，通过建立整车模型，电机模型，控制器模型来实现最后的电动汽车定速巡航控制的联合仿真。利用Carsim建立车辆模型，设置不同的工况，利用Matlab/Simulink搭建电机模型以及控制器模型。两种软件的联合实现仿真，得出最终的结论。控制器采用模糊控制的方法，利用Matlab/Simulink搭建的模型，输入实际车速和所要设定的巡航车速，改变电机的输出转矩，从而影响车辆的行驶速度。通过对仿真结果的观察与分析，得出结论，表明该系统具有很好的控制效果，作用明显，适合巡航控制的基本要求。关键词：电动汽车；定速巡航；模糊控制；联合仿真河北大学2017届本科生毕业论文（设计）ResearchonAutomaticCruiseControlofMicroElectricVehicleAbstractThispapermainlystudiestheautomaticcruisecontrolsystemofelectricvehicle,andestablishesthevehiclemodel,themotormodelandthecontrollermodeltorealizethefinalsimulationofthefinalelectricvehiclecruisecontrol.UsingCarsimtobuildvehiclemodel,setdifferentconditions,theuseofMatlab/Simulinkbuildmotormodelandcontrollermodel.Thecombinationofthetwosoftwaresimulation,thefinalconclusion.Thecontrollerusesthefuzzycontrolmethod,theuseofMatlab/Simulinktobuildthemodel,entertheactualspeedandthecruisespeedtobesettochangethemotoroutputtorque,thusaffectingthevehiclespeed.Throughtheobservationandanalysisofthesimulationresults,itisconcludedthatthesystemhasagoodcontroleffect,theobviouseffect,thebasicrequirementsforcruisecontro.Keywords:Electricvehicle；Cruisecontrol；Fuzzycontrol；Jointsimulation河北大学2017届本科生毕业论文（设计）目录1绪论...................................................11.1课题背景及意义...........................................11.2国内外研究现状...........................................11.3本文主要研究内容.........................................22微型电动汽车自动巡航控制基本原理.......................32.1自动巡航控制系统基本结构.................................32.2电动汽车定速巡航控制机理.................................32.3巡航控制系统的功能.......................................32.4本章小结.................................................33微型电动汽车自动巡航系统控制器设计.....................43.1模糊控制基本原理.........................................53.2模糊控制器算法设计.......................................63.2.1建立模糊规则...........................................63.2.2模糊控制器仿真模型的建立...............................73.3本章小结.................................................74微型电动汽车自动巡航控制系统建模.......................84.1Carsim与Matlab/Simulink简介............................84.2基于Carsim的微型电动汽车车辆建模........................84.2.1悬架的建模.............................................8河北大学2017届本科生毕业论文（设计）4.2.2轮胎模型的选择.........................................94.2.3转向系统的建模.........................................94.2.4制动系统建模...........................................94.2.5传动系统建模...........................................94.2.6车辆模型的建立.........................................94.3轮毂电机模型的建立......................................104.4本章小结.................................错误!未定义书签。5微型电动汽车自动巡航控制仿真..........................125.1基于Carsim与Simulink联合仿真平台建立..................125.2仿真环境的设置..........................................125.3仿真结果分析............................................125.4本章小结................................................136结论..................................................14参考文献.................................................15致谢.....................................................16附录......................................错误!未定义书签。河北大学2017届本科生毕业论文（设计）11绪论1.1课题背景及意义汽车工业正在不断发展，家家户户都使用汽车。进入二十一世纪以后，人们越来越依赖于汽车的使用，并且随着科学技术的不断进步，汽车行业正在迅速发展。在生活以及工作中，人们驾驶汽车的机会越来越多，在驾驶中需要不断注意周围环境并作出判断，如果驾驶员长时间踩着油门踏板，就会感到非常疲累，发生交通事故的可能性也会提高。汽车巡航控制系统(CRUISECONTROLSYSTEM缩写为CCS)又称为“巡航控制系统”、“车速控制系统”、“恒速控制系统”等，是一种汽车辅助控制系统[1]。在装有汽车巡航控制系统的车辆上，司机不用控制加速踏板就可以自动控制发动机的油门开度。其基本原理是：当传感器检测到汽车的车速与所设定的巡航车速差距比较大时，汽车检测系统就会发出信号，通过控制汽油门开度从而使车速保持在设定的车速左右。目前奔驰、宝马等各大汽车生产商纷纷在他们生产的高级汽车上面安装了汽车巡航控制系统。定速巡航系统的相关技术在传统内燃机汽车中得到了广泛的应用，但是轮毂驱动式电动汽车改变了传统内燃机汽车的动力驱动方式，其动力系统和传动系统与传统内燃机汽车完全不同。因此，以传统燃料汽车为背景所开发的巡航控制方法难以直接应用轮毂驱动式电动汽车。为此，本文将对轮毂电机自动巡航控制系统进行研究，为巡航系统的控制设计出更好的方法。课题的意义：目前我国的汽车产业迅速发展，经济方式发生转变，车辆的自动化越来越适应人们的需求。但由于我国汽车行业存在各方面的不足，在激烈的竞争中占据不到很好的优势，所以在汽车方面的研究需要加大力度，提高汽车行业的竞争力，促进汽车的不断升级，其中巡航控制系统作为现如今汽车的发展趋势，需要不断的研究。本次设计就是对汽车巡航控制系统进行分析与设计，本课题采用的是基于Carsim与Matlab/Simulink联合仿真的设计，运用模糊控制的方法进行控制器的设计。1.2国内外研究现状汽车巡航控制系统从20世纪60年代在德国开始使用，随着科学技术以及电子行业的快速发展，巡航控制系统的计算机、控制元件更加趋于合理化，新的控制理论也不断形成，推动了巡航控制系统的发展。汽车巡航控制系统的发展大致分为以下三个阶段：第一阶段：20世纪60～70年代中期，主要是机械式和气动机械式巡航控制系统。其中德国在这方面最先取得一系列成果，将这种技术应用到汽车设计中，后来日本和美国也相继研究出巡航控制系统，在汽车行业处于先进水平。第二阶段：20世纪70年代中后期～80年代中后期，以数字信号为主的控制系统，这种系统非常重要，控制部分的主要部分是微处理器[2]。1974年美国鲁卡斯汽车研究中心研究出了性能完善控制系统，这种系统对于路面的识别有更好的效果。这种系统减少了油耗量，提高了经济性能。美国也研制了一种采用微处理器控制的巡航控制系统。第三阶段：20世纪90年代，巡航发展技术正在向自河北大学2017届本科生毕业论文（设计）2动巡航控制系统和自适应巡航控制系统方向发展[3]。汽车巡航控制系统发生了巨大的变化，提高了控制系统的水平。我们国内对汽车巡航系统的发展相对较慢，在设计方法与理论方面，与国外相比存在较大的差距，随着科学技术的不断发展，汽车行业的进步，一些知名大学以自动巡航控制系统为重点，取得了很大的进步。北京理工大学针对车辆的设计主要是通过控制节气门的开度，提出了将ACC系统与车辆制动系统相结合的办法设计出一系列优秀方案。2000年的时候，红旗名下的世纪星轿车就采用了巡航控制系统，为我国汽车行业发展自动巡航控制系统奠定了基础。在今天的汽车市场中，长城公司的哈佛以及上海汽车荣威750等国产汽车也采用了巡航控制系统的方法，为我国汽车汽车巡航控制系统的研究指明了发展的方向。1.3本文主要研究内容(1)对电动汽车定速巡航控制系统的原理以及结构进行分析整理，建立车辆模型，轮毂电机驱动模型，控制器模型。(2)利用Carsim建立车辆模型和设置不同的工况，对车辆参数进行调整。(3)利用Matlab/Simulink搭建轮毂电机模型，将其输入的信号通过电机调节转矩作用于车轮，从而改变汽车速度。(4)分析模糊控制算法，利用Matlab/Simulink进行建模，将汽车的实际速度与设定的巡航车速的差值作为输入量，进行模糊控制调节。(5)通过Carsim与Matlab/Simulink进行联合仿真，搭建搭建仿真模型，在不同的仿真环境下观察结果，通过分析仿真结果得出结论，验证所设计的过程是否符合巡航控制系统的要求。河北大学2017届本科生毕