Система керування курсовою стабільністю електромобіля з дводвигунним приводом перехідних коліс
Автор: Шевчук Дмитро Сергійович
Кваліфікаційний рівень: магістр (ОНП)
Спеціальність: Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка (освітньо-наукова програма)
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2019-2020 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: У магістерській кваліфікаційній роботі для електромобіля (ЕМ) на базі автомобіля Audi A2 було вибрано передньопривідну конструкційну схему із двома бортовими електродвигунами по одному на кожне колесо. Розрахунок параметрів тягових електроприводів здійснювався на основі заданих вихідних споживчих параметрів та технічних характеристик автомобіля. За результатами математичних розрахунків було знайдено номінальну потужність, момент, частоту обертання двигуна. При вже відомих номінальних параметрах за допомогою моделі векторного керування синхронним двигуном з постійними магнітами в середовищі Matlab/Simulink підібрані основні параметри, потрібні для реалізації моделі привідного двигуна. У даній роботі було розроблено принципову електричну схему системи електроприводу ЕМ з електронним диференціалом та системою курсової стабілізації руху (КСР). Система електронного диференціалу працює на основі геометрії Ackermann-Jeantaud. Система керування ЕМ – дворівнева. Контролери нижнього рівня керують замкненими системами регулювання електромагнітних моментів двигунів. Контролер вищого рівня виконує функції керування електронним диференціалом та системою КСР ЕМ. Серед способів реалізації електронного диференціалу вибрано power steering control – спеціальне керування обертовими моментами коліс за наявності кермової механічної системи. При даній реалізації можна досягнути повної аналогії з уже звичним керуванням автомобілем, коли водій безпосередньо впливає на кут повороту та відчуває віддачу транспортного засобу на кермову колонку. Крім того, системою керування моментами коліс також забезпечується демпфування механічних коливань, що виникають через пружність елементів кермової системи, а також підсилення керування кермом. Результати комп’ютерного моделювання системи керування електронного диференціалу підтверджують його працездатність. Для визначення структури системи КСР та її дослідження, побудовано повну математичну модель динаміки руху ЕМ (7-DOF модель руху кузова).Для опису нелінійної динаміки руху колеса було застосовано модель Pacejka. Ця модель основана на експериментальних даних та надає метод для розрахунку поздовжніх, бокових сил коліс і вирівнювального моменту для великого діапазону умов експлуатації автомобіля. Метою роботи системи КСР є забезпечення заносної стійкості ЕМ під час виконання заданих водієм поворотів за заданої швидкості руху. Завдяки можливості керування моментами привідних електродвигунів передніх коліс, система КСР задає додаткове потрібне значення диференціального моменту коліс, яке компенсує момент нишпорення та забезпечує стійкість ЕМ в повороті.Запропоновано дві структури система КСР ЕМрізної складності, побудовані на основі аналізу закономірностей динаміки поведінки кузова та коліс в поворотах. Розроблена математична модель керування ЕМ в середовищі Matlab/Simulink, на якій досліджено роботу розроблених систем керування. Шляхом комп’ютерного симулювання з використанням створеної моделі показано, як заданий системою КСР момент нишпорення відпрацьовується системами електроприводів коліс. У роботі також описано можливості застосування в процесах розробки систем керування ЕМ програмного забезпечення CarSim для віртуального моделювання роботи різних систем автомобілів та їх поведінки в різних модельованих ситуаціях. За результатами проведених досліджень зроблено загальні висновки.