이 논문에서는 독립적 인 사 륜구동 전기 자동차 (EV) 용 능동 안전 컨트롤러가 제시된다. 처음 에 EV 의 독립적으로 구동되는 (IA) 전 륜구동 (AWD)을 사용하여 견고한 차동 조향 ...
이 논문에서는 독립적 인 사 륜구동 전기 자동차 (EV) 용 능동 안전 컨트롤러가 제시된다. 처음 에 EV 의 독립적으로 구동되는 (IA) 전 륜구동 (AWD)을 사용하여 견고한 차동 조향제어 시스템 (DSCS)이 제공된다. DSCS는 4 개의 바퀴의 각속도를 통해 기존의 조향 메커니즘 (CSM)을 사용하지 않고 IA 4 륜 구동 EV를 기동한다. 왼쪽 바퀴와 오른쪽 바퀴 사이의 차동 각도 회전 속도는 CSM 효과를 생성하는 데 사용된다. 제안 된 DSCS는 견고한 $H_{\infty}$ 제어 방법을 사용하여 설계된 전진 속도 및 요 율 제어기의 조합이다 . 이 연구의 목적을 위해 차량은 차량 전체 속도, 횡 방향 미끄러짐 각 및 요 율과 같이 차량 중심에서 3 자유도 (DOF)로 구성된 시스템으로 모델링된다. DSCS는 선형 타이어 모델을 사용하여 차량의 선형 모델을 사용하여 설계되었으며 비선형 타이어 동역학이 적용된 비선형 차량 모델을 사용하여 시뮬레이션을 통해 테스트되었다. 제안 된 강건 제어기의 효과는 시뮬레이션 동안 전 륜구동 (AWD), 후륜 구동 (RWD) 및 전륜 구동 (FWD) 차량의 성능을 비교함으로써 분석된다. 스티어링 메커니즘으로 차동 드라이브의 성능을 검증 한 후, 다음 단계에서 독립 휠 드라이브 EV 용 액티브 스티어링 제어 시스템 (ASCS)이 개발된다. ASCS는 4 개의 바퀴와 액티브 프론트 조향 장치 (AFS)의 각속도를 조정하여 IA AWD EV를 기동시킨다. 종래의 AFS에서의 조향 입력의 물리적 및 기계적 제한 때문에, IA EV의 좌측 및 우측 바퀴 사이의 차동 속도는 추가적인 조향 효과를 발생 시키는데 사용된다. ASCS는 차량의 선형 모델을 사용하여 설계되었으며 비선형 차량 모델을 사용하여 시뮬레이션을 통해 테스트된다. 제안 된 ASCS는 견고한 $H_{\infty}$ 를 사용하여 설계된 전진 속도 제어기와 요 율 제어기의 조합이다 제어 방법론. 제안 된 제어 시스템의 효과는 AWD IA EV의 성능을 ASCS, RWD IA EV와 ASCS, AFS 만있는 차량 및 컨트롤러가없는 차량의 성능과 비교하여 분석한다. 추가로 AWD EV의 성능을 개선하기 위해, 액티브 체이스는 모터를 설계에 륜 IA와 AWD의 EV기구를 제어한다. 제시된 제어 방법은 차량의 측면 안정성, 핸들링 성능 및 승차감을 동시에 향상시키기 위해 직접 요 모멘트 컨트롤러 (DYC)와 능동 틸트 시스템 (ATS)을 통합한다. 핸들링 능력과 승차감을 향상시키기 위해 ATS는 차량의 능동형 서스펜션을 사용하여 코너링, 브레이크 및 가속 중에 원심력의 반대 방향으로 차량을 기울인다. 차량의 측면 안정성은 DYC를 사용하여 모터 토크를 4 개의 인휠 모터에 독립적으로 분배하여 원하는 요율과 횡 방향 미끄러짐 각을 추적함으로써 향상된다. ATS와 DYC를 통합함으로써 ATS는 승차감을 향상시킬뿐만 아니라 모든 바퀴에 수직 하중을 동등하게 분배하여 DYC 성능을 향상시킨다. 본 연구에서는 슬라이딩 모드 제어기 (SMC)를 DYC 제어기의 설계에 사용하고 미리보기 추적 제어기는 ATS 설계에 사용한다. 제시된 제어 메커니즘의 성능은 비선형 타이어 동역학이 적용된 14 자유도 비선형 차량 모델을 사용하는 수학적 시뮬레이션의 도움을 받아 검증되었다. 이 논문은 또한 차량의 액티브 서스펜션을 이용한 AWD의 EV에 대한 활성 슬립 제어 시스템 (ASCS)를 선보였다. 통합 제어 메커니즘은 차량 의 능동적 서스펜션을 사용하여 개별 휠의 슬립을 제어하기 위해 퍼지 컨트롤러와 비선형 백 스테핑 컨트롤러의 조합을 사용하여 설계되었다 . 이 연구에서 제시된 제어 메커니즘은 두 단계로 구현된다. 첫 번째 단계에서, 비선형 타이어 모델로부터 계산 된 마찰 계수에 기초하여, 퍼지 제어기는 개별 휠의 수직 하중을 변경함으로써 미끄러짐을 감소시키기 위해 필요한 피치 및 롤각을 생성 할 것이고, 두 번째 단계에서는 비선형 후퇴 제어기 차량의 능동적 서스펜션을 사용하여 원하는 피치 및 롤 각도 를 추적하는 데 사용된다 . 퍼지 제어기의 규칙은 타이어 모델의 마찰 계수로부터 해석되는 반면, 선형 7 자유도 수직 수학 모델이 비선형 백 스테핑 제어기의 설계에 사용된다. 제시된 제어 메커니즘의 성능은 비선형 타이어 동역학을 갖는 14 자유도 비선형 모델을 사용하여 검증된다. 이 논문에서 수행 된 작업은 향후연구에 도움이 될 것이다.
이 논문에서는 독립적 인 사 륜구동 전기 자동차 (EV) 용 능동 안전 컨트롤러가 제시된다. 처음 에 EV 의 독립적으로 구동되는 (IA) 전 륜구동 (AWD)을 사용하여 견고한 차동 조향 제어 시스템 (DSCS)이 제공된다. DSCS는 4 개의 바퀴의 각속도를 통해 기존의 조향 메커니즘 (CSM)을 사용하지 않고 IA 4 륜 구동 EV를 기동한다. 왼쪽 바퀴와 오른쪽 바퀴 사이의 차동 각도 회전 속도는 CSM 효과를 생성하는 데 사용된다. 제안 된 DSCS는 견고한 $H_{\infty}$ 제어 방법을 사용하여 설계된 전진 속도 및 요 율 제어기의 조합이다 . 이 연구의 목적을 위해 차량은 차량 전체 속도, 횡 방향 미끄러짐 각 및 요 율과 같이 차량 중심에서 3 자유도 (DOF)로 구성된 시스템으로 모델링된다. DSCS는 선형 타이어 모델을 사용하여 차량의 선형 모델을 사용하여 설계되었으며 비선형 타이어 동역학이 적용된 비선형 차량 모델을 사용하여 시뮬레이션을 통해 테스트되었다. 제안 된 강건 제어기의 효과는 시뮬레이션 동안 전 륜구동 (AWD), 후륜 구동 (RWD) 및 전륜 구동 (FWD) 차량의 성능을 비교함으로써 분석된다. 스티어링 메커니즘으로 차동 드라이브의 성능을 검증 한 후, 다음 단계에서 독립 휠 드라이브 EV 용 액티브 스티어링 제어 시스템 (ASCS)이 개발된다. ASCS는 4 개의 바퀴와 액티브 프론트 조향 장치 (AFS)의 각속도를 조정하여 IA AWD EV를 기동시킨다. 종래의 AFS에서의 조향 입력의 물리적 및 기계적 제한 때문에, IA EV의 좌측 및 우측 바퀴 사이의 차동 속도는 추가적인 조향 효과를 발생 시키는데 사용된다. ASCS는 차량의 선형 모델을 사용하여 설계되었으며 비선형 차량 모델을 사용하여 시뮬레이션을 통해 테스트된다. 제안 된 ASCS는 견고한 $H_{\infty}$ 를 사용하여 설계된 전진 속도 제어기와 요 율 제어기의 조합이다 제어 방법론. 제안 된 제어 시스템의 효과는 AWD IA EV의 성능을 ASCS, RWD IA EV와 ASCS, AFS 만있는 차량 및 컨트롤러가없는 차량의 성능과 비교하여 분석한다. 추가로 AWD EV의 성능을 개선하기 위해, 액티브 체이스는 모터를 설계에 륜 IA와 AWD의 EV기구를 제어한다. 제시된 제어 방법은 차량의 측면 안정성, 핸들링 성능 및 승차감을 동시에 향상시키기 위해 직접 요 모멘트 컨트롤러 (DYC)와 능동 틸트 시스템 (ATS)을 통합한다. 핸들링 능력과 승차감을 향상시키기 위해 ATS는 차량의 능동형 서스펜션을 사용하여 코너링, 브레이크 및 가속 중에 원심력의 반대 방향으로 차량을 기울인다. 차량의 측면 안정성은 DYC를 사용하여 모터 토크를 4 개의 인휠 모터에 독립적으로 분배하여 원하는 요율과 횡 방향 미끄러짐 각을 추적함으로써 향상된다. ATS와 DYC를 통합함으로써 ATS는 승차감을 향상시킬뿐만 아니라 모든 바퀴에 수직 하중을 동등하게 분배하여 DYC 성능을 향상시킨다. 본 연구에서는 슬라이딩 모드 제어기 (SMC)를 DYC 제어기의 설계에 사용하고 미리보기 추적 제어기는 ATS 설계에 사용한다. 제시된 제어 메커니즘의 성능은 비선형 타이어 동역학이 적용된 14 자유도 비선형 차량 모델을 사용하는 수학적 시뮬레이션의 도움을 받아 검증되었다. 이 논문은 또한 차량의 액티브 서스펜션을 이용한 AWD의 EV에 대한 활성 슬립 제어 시스템 (ASCS)를 선보였다. 통합 제어 메커니즘은 차량 의 능동적 서스펜션을 사용하여 개별 휠의 슬립을 제어하기 위해 퍼지 컨트롤러와 비선형 백 스테핑 컨트롤러의 조합을 사용하여 설계되었다 . 이 연구에서 제시된 제어 메커니즘은 두 단계로 구현된다. 첫 번째 단계에서, 비선형 타이어 모델로부터 계산 된 마찰 계수에 기초하여, 퍼지 제어기는 개별 휠의 수직 하중을 변경함으로써 미끄러짐을 감소시키기 위해 필요한 피치 및 롤각을 생성 할 것이고, 두 번째 단계에서는 비선형 후퇴 제어기 차량의 능동적 서스펜션을 사용하여 원하는 피치 및 롤 각도 를 추적하는 데 사용된다 . 퍼지 제어기의 규칙은 타이어 모델의 마찰 계수로부터 해석되는 반면, 선형 7 자유도 수직 수학 모델이 비선형 백 스테핑 제어기의 설계에 사용된다. 제시된 제어 메커니즘의 성능은 비선형 타이어 동역학을 갖는 14 자유도 비선형 모델을 사용하여 검증된다. 이 논문에서 수행 된 작업은 향후연구에 도움이 될 것이다.
In this dissertation, the active chassis controllers for an independent four wheel drive electric vehicles (EV) are presented. Initially using the independently actuated (IA) all wheel drive (AWD) of the EV, a robust differential steering control system (DSCS) is presented. The DSCS will maneuver th...
In this dissertation, the active chassis controllers for an independent four wheel drive electric vehicles (EV) are presented. Initially using the independently actuated (IA) all wheel drive (AWD) of the EV, a robust differential steering control system (DSCS) is presented. The DSCS will maneuver the IA four wheel drive EV without the help of any conventional steering mechanism (CSM) via the input torque of the four wheels. The differential angular rotation speed between left and right wheels is used to generate the CSM effects. The DSCS is designed using the linear model of the vehicle with linear tire dynamics and is tested in simulations using a nonlinear vehicle model with nonlinear tire dynamics. The proposed DSCS is a combination of forward speed and yaw rate controllers, designed using the robust $H_{\infty}$ control methodology. The effectiveness of the proposed robust controller is analyzed by comparing the performance of the all-wheel drive (AWD), the rear wheel drive (RWD), and the front wheel drive (FWD) vehicles during simulations. After verifying the performance of differential drive as steering mechanism, in next step an active steering control system (ASCS) for an independent wheel drive EV is developed. The ASCS will maneuver the IA AWD EV via coordinating the angular velocities of the four wheels plus active front steering (AFS). Due to the physical and mechanical limitations of the steering input in conventional AFS, the differential speed between left and right wheels of an IA EV is used to generate the additional steering effects. The ASCS is designed using the linear model of the vehicle and is tested in simulations using the nonlinear vehicle model. The proposed ASCS is a combination of forward speed and yaw rate controllers, designed using the robust $H_\infty$ control methodology. The effectiveness of the proposed control system is analyzed by comparing the performance of an AWD IA EV with ASCS, a RWD IA EV with ASCS, a vehicle with AFS only, and a vehicle with no controller. In order to further improve the performance of a AWD EV, an active chassis control mechanism for an AWD EV with IA in-wheel motors is designed. The presented control methodology will integrate direct yaw moment controller (DYC) with an active tilting system (ATS) to simultaneously improve the lateral stability, handling capability and ride comfort of the vehicle. In order to improve handling capability and ride comfort, the ATS utilizes the active suspension of the vehicle to tilt the vehicle in the opposite direction of the centrifugal force during cornering, breaking and acceleration. The lateral stability of the vehicle is improved using DYC by independently distributing the motor torque to the four in-wheel motors to tract the desired yaw rate and side-slip angle. By integrating ATS with DYC, the ATS not only improve the ride comfort but also improves the performance DYC by equally distributing the vertical load on all wheels. In this research, a sliding mode controller (SMC) is used for the design of the DYC controller while a preview tracking controller is used for the design of ATS. The performance of the presented control mechanism is verified with the help of mathematical simulations using a 14-DOF nonlinear vehicle model with nonlinear tire dynamics. This thesis also presented an active slip control system (ASCS) for an AWD EV using an active suspension of the vehicle. The integrated control mechanism is designed using a combination of a fuzzy controller and a nonlinear backstepping controller to control the slip of the individual wheels with the help of the active suspension of the vehicle. In this work, the presented control mechanism is implemented in two steps. In the first step, based on the friction coefficient calculated from a nonlinear tire model the fuzzy controller will generate the required pitch and roll angle needed to reduce the slipping by changing the vertical load of the individual wheel, in the second step a nonlinear backstepping controller is used to track the desired pitch and roll angle using the active suspension of the vehicle. A linear seven DOF vertical mathematical model is used for the design of the nonlinear backstepping controller, while the rules of the fuzzy controller is interpreted from the friction coefficients of the tire model. The performance of the presented control mechanism is verified using a 14-DOF nonlinear model with nonlinear tire dynamics. This dissertation is finally concluded with some remarks on future directions of the performed work.
In this dissertation, the active chassis controllers for an independent four wheel drive electric vehicles (EV) are presented. Initially using the independently actuated (IA) all wheel drive (AWD) of the EV, a robust differential steering control system (DSCS) is presented. The DSCS will maneuver the IA four wheel drive EV without the help of any conventional steering mechanism (CSM) via the input torque of the four wheels. The differential angular rotation speed between left and right wheels is used to generate the CSM effects. The DSCS is designed using the linear model of the vehicle with linear tire dynamics and is tested in simulations using a nonlinear vehicle model with nonlinear tire dynamics. The proposed DSCS is a combination of forward speed and yaw rate controllers, designed using the robust $H_{\infty}$ control methodology. The effectiveness of the proposed robust controller is analyzed by comparing the performance of the all-wheel drive (AWD), the rear wheel drive (RWD), and the front wheel drive (FWD) vehicles during simulations. After verifying the performance of differential drive as steering mechanism, in next step an active steering control system (ASCS) for an independent wheel drive EV is developed. The ASCS will maneuver the IA AWD EV via coordinating the angular velocities of the four wheels plus active front steering (AFS). Due to the physical and mechanical limitations of the steering input in conventional AFS, the differential speed between left and right wheels of an IA EV is used to generate the additional steering effects. The ASCS is designed using the linear model of the vehicle and is tested in simulations using the nonlinear vehicle model. The proposed ASCS is a combination of forward speed and yaw rate controllers, designed using the robust $H_\infty$ control methodology. The effectiveness of the proposed control system is analyzed by comparing the performance of an AWD IA EV with ASCS, a RWD IA EV with ASCS, a vehicle with AFS only, and a vehicle with no controller. In order to further improve the performance of a AWD EV, an active chassis control mechanism for an AWD EV with IA in-wheel motors is designed. The presented control methodology will integrate direct yaw moment controller (DYC) with an active tilting system (ATS) to simultaneously improve the lateral stability, handling capability and ride comfort of the vehicle. In order to improve handling capability and ride comfort, the ATS utilizes the active suspension of the vehicle to tilt the vehicle in the opposite direction of the centrifugal force during cornering, breaking and acceleration. The lateral stability of the vehicle is improved using DYC by independently distributing the motor torque to the four in-wheel motors to tract the desired yaw rate and side-slip angle. By integrating ATS with DYC, the ATS not only improve the ride comfort but also improves the performance DYC by equally distributing the vertical load on all wheels. In this research, a sliding mode controller (SMC) is used for the design of the DYC controller while a preview tracking controller is used for the design of ATS. The performance of the presented control mechanism is verified with the help of mathematical simulations using a 14-DOF nonlinear vehicle model with nonlinear tire dynamics. This thesis also presented an active slip control system (ASCS) for an AWD EV using an active suspension of the vehicle. The integrated control mechanism is designed using a combination of a fuzzy controller and a nonlinear backstepping controller to control the slip of the individual wheels with the help of the active suspension of the vehicle. In this work, the presented control mechanism is implemented in two steps. In the first step, based on the friction coefficient calculated from a nonlinear tire model the fuzzy controller will generate the required pitch and roll angle needed to reduce the slipping by changing the vertical load of the individual wheel, in the second step a nonlinear backstepping controller is used to track the desired pitch and roll angle using the active suspension of the vehicle. A linear seven DOF vertical mathematical model is used for the design of the nonlinear backstepping controller, while the rules of the fuzzy controller is interpreted from the friction coefficients of the tire model. The performance of the presented control mechanism is verified using a 14-DOF nonlinear model with nonlinear tire dynamics. This dissertation is finally concluded with some remarks on future directions of the performed work.
주제어
#Electric Vehicles Four Independent Wheel Drive Direct Yaw Moment Controller Independently Actuated
학위논문 정보
저자
무하마드아르샤드칸
학위수여기관
경상대학교 대학원
학위구분
국내박사
학과
기계항공공학부 기계공학전공
지도교수
윤일중
발행연도
2018
총페이지
xviii, 118 p.
키워드
Electric Vehicles Four Independent Wheel Drive Direct Yaw Moment Controller Independently Actuated
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