分布式驱动电动汽车底盘稳定性控制_殷国栋，金贤建著_9787568061902

本书以分布式轮毂驱动电动汽车为研究对象，集中展现作者多年来在电动汽车操纵稳定性的影响分析、车辆系统状态参数自适应估计、底盘容错稳定性、时滞非线性分析及控制、节能控制等方面的*新研究成果。本书力求让读者系统地掌握分布式驱动电动汽车底盘稳定性控制的理论、技术本质及相关前沿科学问题。
本书可作为车辆工程及相关专业的研究生、高年级本科生的教材或参考书，也可为从事汽车行业的工程技术人员提供参考。

随着石油资源的迅速递减与大气污染的加剧，节约资源、保护环境已经成为人类社会发展的主题。设计更加安全智能、环保、节能的新能源汽车是时代发展的要求，电动汽车能量效率高，能实现有害气体和温室气体的零排放，代表着新能源汽车的主要发展方向，引发了社会各界的广泛关注，已开始成为各国汽车领域研究与产业研发的热点。
与集中式驱动电动汽车相比，分布式轮毂驱动电动汽车使用轮毂电机直接驱动四个车轮，以线控系统（Xbywire，X代表驱动、制动等）取代传统的机械传动链接，在大幅简化底盘结构、提高传动效率的同时，可实现各车轮转矩的独立控制与快速响应，为车辆动力学控制提供了独特的优势，更易实现车辆底盘动力学主动安全系统的集成控制，将极大地改善车辆操纵舒适性和车辆底盘稳定性。然而，作为被国际汽车领域研究学者认为是未来*有发展潜力的全新车辆框架之一的分布式驱动电动汽车，在为车辆底盘动力学控制带来利好的同时，其底盘动力学控制也面临着新的可靠性和安全性的挑战。例如，分布式驱动电动汽车中装备的无机械和液压后备的汽车线控系统，在部件发生失效或故障时将失去控制，可能会导致严重的安全隐患；其线控的电动汽车底盘动力学控制系统也面临时滞的干扰；又由于整车质量的重新分布与轮毂电机的安装导致整车簧上簧下质量比例发生变化，电动汽车的动力学特性及车辆操纵稳定性对载荷参数易敏感等。本著作以分布式轮毂驱动电动汽车为研究对象，围绕载荷参数变化对电动汽车操纵稳定性的影响、电动汽车动力学系统的状态参数估计及底盘容错稳定性、时滞非线性控制等问题展开深入研究，集中展现*近的研究成果。本著作的主要内容分为八章：第1章阐述分布式驱动电动汽车研究的背景及发展；第2章分析载荷参数及轮毂电机等对电动汽车操纵稳定性的影响；第3章对分布式驱动电动汽车的载荷参数进行自适应估计；第4章基于不同种类的非线性卡尔曼滤波对车辆状态参数进行估计；第5章强调电动汽车侧向稳定性鲁棒控制；第6章聚焦电动汽车多时滞非线性动力学稳定性分析及控制；第7章分析分布式驱动电动汽车容错稳定性控制；第8章介绍面向节能的分布式驱动电动汽车稳定性控制。本著作力求让读者从系统上掌握分布式驱动电动汽车底盘稳定性控制的理论、技术本质及相关前沿科学知识。
本著作在撰写的过程中得到了东南大学陈南教授的指导，在此表示衷心的感谢。同时诚挚感谢美国德克萨斯大学奥斯汀分校王俊敏教授一直以来在学术上的合作与讨论。本书的主要内容来源于作者及所在团队的科研成果，感谢研究生马翔、卿志勇、汪振、陈明胜、陈琦、吕永健、李岩峻、胡梦然、李广民等对本书部分初稿的写作与丁昊楠、王凡勋、胡敬宇等的校核整理。
感谢中国汽车产业创新发展联合基金重点项目“四轮驱动纯电动汽车底盘系统智能动态协调控制机制与能量优化管理（U1664258）”，国家自然科学基金面上项目“基于事件流的分布式驱动电动汽车安全节能协调架构及控制机理（No.51975118）”，国家自然科学基金青年科学基金项目“基于深度学习的分布式驱动轻型电动汽车多状态感知及时滞混杂控制研究（No.51905329）”，上海汽车工业教育基金等的资助，本书的研究内容集中体现了以上科研项目的*新研究成果。
限于作者的水平，书中的观点与内容难免有不当之处，恳请专家学者批评指正！

第1章绪论1
1.1分布式驱动电动汽车研究的背景及意义1
1.1.1分布式驱动电动汽车的研究背景1
1.1.2分布式驱动电动汽车发展概述4
1.2本书研究的主要内容11
1.2.1分布式驱动电动汽车系统状态参数估计11
1.2.2分布式驱动电动汽车底盘稳定性控制12
参考文献13
第2章载荷参数对电动汽车操纵
稳定性的影响分析19
2.1轻型电动汽车载荷参数灵敏度分析19
2.1.1轻型电动汽车载荷参数建模19
2.1.2轨迹灵敏度基础23
2.1.3车辆载荷参数灵敏度建立25
2.1.4灵敏度仿真分析27
2.2轮毂电机对车辆操纵稳定性的影响分析31
2.2.1轮毂电机对车辆操纵稳定性的影响31
2.2.2仿真结果33
参考文献38
第3章分布式驱动电动汽车载荷
参数估计41
3.1基于纵向运动的分布式驱动电动汽车参数估计41
3.1.1车辆纵向动力学估计模型41
3.1.2整车质量及质心纵向位置估计策略50
3.1.3仿真分析56
3.2考虑纵向、侧向运动控制的电动汽车参数自适应估计64
3.2.1车辆动力学定向估计模型65
3.2.2基于状态预测误差补偿参数自适应估计69
3.2.3基于参数误差收敛特性的补偿参数自适应估计76
3.2.4参数自适应估计仿真及对比分析81
参考文献87
第4章基于非线性卡尔曼滤波的
车辆状态参数估计90
4.1基于拓展卡尔曼滤波的车辆状态估计90
4.1.1拓展卡尔曼滤波（EKF）简介90
4.1.2车辆状态EKF估计算法过程94
4.1.3EKF估计仿真分析98
4.2双重拓展卡尔曼滤波（DEKF）的车辆状态参数联合估计101
4.2.1车辆DEKF估计简介101
4.2.2车辆DEKF状态参数联合估计设计102
4.2.3DEKF估计仿真分析107
4.3基于容积卡尔曼滤波的车辆状态估计110
4.3.1容积卡尔曼滤波原理110
4.3.2车辆状态估计容积卡尔曼滤波算法设计116
4.3.3仿真分析119
参考文献128
第5章电动汽车侧向稳定性
鲁棒控制130
5.1车辆李雅普诺夫侧向保守稳定域估计130
5.1.1李雅普诺夫理论131
5.1.2车辆稳定域估计理论推导134
5.1.3稳定域仿真对比142
5.2电动汽车横摆稳定性鲁棒控制146
5.2.1车辆横摆稳定性的控制目标146
5.2.2参数不确定的车辆横摆动力学模型148
5.2.3电动汽车横摆稳定性鲁棒控制器设计154
5.2.4横摆仿真验证163
5.3电动汽车侧倾稳定性鲁棒控制166
5.3.1车辆侧倾稳定性的控制需求166
5.3.2车辆侧倾动力学系统模型168
5.3.3车辆侧倾稳定性鲁棒控制器设计170
5.3.4侧倾仿真验证177
参考文献179
第6章电动汽车多时滞非线性动
力学稳定性分析及控制182
6.1含时滞的DYC质心侧偏角控制系统稳定性分析182
6.1.1考虑多时滞的电动汽车DYC控制模型182
6.1.2多时滞对纯电动汽车DYC控制的影响193
6.1.3频域法分析多时滞电动汽车DYC转向系统稳定性205
6.1.4时域法分析多时滞电动汽车DYC转向系统稳定性212
6.2基于时滞系统*优控制的附加横摆力矩控制器设计217
6.2.1考虑时滞的电动汽车受控系统模型217
6.2.2基于时滞*优理论的前馈反馈横摆力矩控制器设计218
6.2.3仿真分析220
参考文献226
第7章分布式驱动电动汽车容错
稳定性控制227
7.1基于控制分配的分布式驱动电动汽车容错控制227
7.1.1电动汽车动力学上层滑模控制器设计228
7.1.2电动汽车控制分配比较研究232
7.1.3轮毂电机故障时控制再分配策略247
7.1.4仿真验证248
7.2分布式驱动电动汽车多模型预测容错控制251
7.2.1电动汽车多模型预测控制基本原理252
7.2.2电动汽车多模型预测控制模型集的建立253
7.2.3电动汽车系统切换指标和切换模块设计255
7.2.4轮毂电机故障电动汽车预测控制算法258
7.2.5仿真结果266
参考文献272
第8章面向节能的分布式驱动电
动汽车稳定性控制273
8.1分布式驱动电动汽车自适应能量优化控制273
8.1.1电动汽车上层动力学模型预测跟踪控制273
8.1.2电动汽车下层动力学自适应能量优化控制277
8.1.3节能优化控制仿真284
8.2面向节能的电动汽车转矩优化分配控制策略287
8.2.1轮毂电机效率模型287
8.2.2轮毂电机能耗计算模型291
8.2.3考虑整车能耗的转矩优化分配控制策略294
8.2.4考虑转矩变化率的节能转矩优化分配控制策略299
参考文献302

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