Abstract

To improve the maneuverability and stability of in-wheel-motor-drive electric vehicle, a control strategy based on nonlinear decoupling control method is proposed in this paper, realizing the coordinated control of the steering and driving system. At first, the nonlinear models of the in-wheel-motor-drive electric vehicle and its sub-system are constructed. Then the inverse system decoupling theory is applied to decompose the nonlinear system into several independent subsystems, which makes it possible to realize the coordinated control of each subsystem.

Next, the μ-Synthesis theory is applied to eliminate the influence of model uncertainty, improving the stability, robustness and tracking performance of in-wheel-motor-drive electric vehicle. Simulation and experiment results and numerical analyses, based on the electric vehicle actuated by in-wheel-motors, prove that the proposed control method is effective to accomplish the decoupling control of the steering and driving system in both simulation and real practice.

نمونه ترجمه مقاله:

1. مقدمه

اتومبیل‌های برقی برای حل مشکل انرژی و محیط زیست که توسط اتومبیل‌های سنتی ایجاد شده است بهبود یافته‌اند، و پیشرفت بسیاری نیز در این حوزه انجام شده است، زیرا انرژیِ الکتریکی دارای مزایای متنوعی است، مانند هزینه‌ی کم، تجدیدپذیر، دشارژ صفر، و منبع وسیع و غیره [1 الی 5]. اتومبیل‌های الکتریکی با موتور داخل چرخی که در این مقاله وجود دارند، بر خلاف اتومبیل‌های الکتریکیِ سنتی، دارای مزایای بیشتری هستند [6-8]. ابتدا، اعمال موتور هاب چرخی در اتومبیل‌های الکتریکی می‌تواند بهره‌ی نیروی محرکه‌ی موتور را بهبود دهد. دوماً، وسیله‌ی انتقال انرژی مشخص می‌کند که جعبه‌دنده، کلاچ، شفت نیرو و سایر دستگاه‌های انتقال نیرو را می‌توان حذف کرد، که مصرف انرژی در مکانیسم حرکتی و مواد اولیه‌ی و پردازش مورد نیاز برای فرآیند تولید را کاهش می‌دهد. در نهایت، شاسی را می‌توان به سادگی ادغام و کنترل کرد تا عملکرد جامع بهتری به دست آید.

در کنار مزایایی که در بالا ذکر شد، اتومبیل الکتریکی با موتور داخل چرخ می‌تواند بیشتر مزایای فناوریِ نیروی محرکه‌ی فعلیِ موجود را با اعمال استراتژی‌های کنترل شاسی و معیارهای بهینه‌سازی نشان دهد، زیرا موتور داخل چرخ را می‌توان به صورت مستقل از طریق ECU با تکنولوژیِ X با سیم انجام داد، که به راحتی واکنشی انعطاف‌پذیر به انواع مختلف ترافیک به دست آمده و باعث می‌شود ماشین در بهترین حالت کار کند [9-11]. چند پژوهش پیش از این با استفاده از استراتژی‌های کنترل پیشرفته برای بهبود ثبات و مانور اتومبیل با موتور داخل چرخ انجام شده‌اند. بر اساس کنترل لحظه‌ی انحراف مستقیم، متد کنترل برای اتومبیل الکتریکیِ چهار چرخه در مقاله‌ی [12] پیشنهاد شد، و به فرمان نیروی توزیع بهینه‌یافته و همچنین کنترل هماهنگیِ ترمز هیدرولیک و گشتاور موتور می‌داد، که ثبات اتومبیل چهار چرخ را به صورت موثر بهبود می‌دهد. برای اینکه تغییراتی در سرعت و جهت رانندگی ایجاد شود، طرح کنترل تقریبیِ عملکرد وفق‌پذیر در ابتدا توسط Shing-JerHuang [13] استفاده شد تا کنترلر سرعت هر چرخ طراحی کرد تا با نتایج تجربی و دیفرانسیلیِ الکتریکیِ مبتنی بر مدل Ackermann–Jeantand ادغام شود که نتیجه نشن می‌دهد که مدل دیفرانسیلی یا تفاضلیِ القایی به موفقیت کنترل پیچش و عملیات‌های ردیابیِ خط سیر را بهبود داد. نویسنده‌ی [14] یک سیستم کنترل پویای اتومبیل لایه‌ای ارائه می‌کند، که از یک متد تخصیص کنترل بهینه‌ی وفق‌پذیر با استفاده از شبکه‌های عصبی برای توزیع بهینه‌ی نیروهای تایرها و نظارت بر لحظه‌ی انحراف برای کنترل پویایی انحراف برای حل مسئله‌ی کنترل ثبات استفاده می‌کند. مسئله‌ی سوئیچ محرکه نیز توسط Xin در مقاله‌ی [15، 16] بررسی شده است، که در آن یک استراتژیِ کنترل با محرکه‌ی سوئیچ‌شده بر اساس دو الگوریتم تخمین سرعت اتومبیل و الگوریتم نرم‌سازیِ سرعت اتومبیل پیشنهاد شده است تا اثر تهاجمیِ تبدیل بین دو حالت حذف شود.

تمام مطالعات فوق به موفقیت‌های بسیاری در حوزه‌ی کنترل ثبات اتومبیل الکتریکیِ موتور در چرخ دست پیدا کرده‌اند. اما هنوزهم مسائلی وجود دارد که باید حل شوند. اولین مسئله این است که اختلاف گشتاور چهارچرخ لحظه‌ی انحراف اضافی ایجاد می‌کنند، که باعث می‌شود اثر ناخوشایندی در ثبات ایجاد شود، و در توجه رانندگیِ راننده تأثیرگذار خواهد