机械电子论文提纲

论文题目：双行星排电子机械制动系统优化设计与能量回收策略

摘要：作为一种创新式的汽车线控制动系统,电子机械制动系统（electro-mechanical braking,EMB）执行器可以安装在每个车轮上,控制自由度高,并可集成各种功能,且不须要增加额外附件,只须相应控制逻辑即可,是未来制动系统的发展方向之一。由于在当前的技术条件下EMB存在占用空间大和最大制动力不足等缺点,研究新型EMB执行器和优化方法具有重要意义,在本文中,以前轮驱动电动汽车为平台,设计了一种双行星排电子机械制动系统（dual-planetary EMB,DPEMB）,并对其参数优化设计、工作模式和实现能量回收进行了深入探究。具体研究工作包括:首先,以某型前轮驱动电动汽车为参考,建立包括三自由度纵向车身模型、动力电池、轮胎等的整车模型,参考相关文献选择一种典型的EMB执行器的实现形式,建立详细的EMB执行器模型。依据整车要求分解EMB的设计目标,按照传统设计步骤,查阅设计手册,对EMB执行器进行详细的参数匹配计算。然后,以多目标优化设计为指导思想,将典型结构的EMB改型为双行星排电子机械制动系统。以多目标优化思想为指导,基于遗传算法对DPEMB做参数优化设计。优化完成后,对比普通EMB执行器和DPEMB执行器参数变化,并仿真分析优化后的DPEMB性能。最后,针对DPEMB设计“制动间隙消除+双环PI堵转力矩控制”的分阶段控制方法,通过仿真验证了该控制方法的有效性。将DPEMB集成入整车系统中,分析NEDC循环工况下普通EMB和DPEMB的能耗情况。设计一种考虑路面附着系数的新型制动能量回收分配策略,选择四种标准循环工况,仿真分析新型策略相对三种典型策略在能量回收效率、制动安全性和不同附着系数路面回收效果的优势。研究结果表明:优化设计的DPEMB参数设计合理、制动间隙消除快、制动压力响应速度满足设计要求,对直流电机功率要求低。集成DPEMB的整车制动能耗低,基于该整车开发的新型制动能量回收策略在能量回收效率、制动安全性和不同附着系数路面的性能优于典型回收策略。

关键词：电子机械制动系统;多目标优化;遗传算法;制动能量回收

学科专业：工程硕士（专业学位）

摘要

abstract

注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 电子机械制动系统执行器研究现状

1.3 电子机械制动系统控制方法研究现状

1.4 制动能量回收策略研究现状

1.5 论文主要研究内容

第二章 整车和电子机械制动系统建模

2.1 电子机械制动系统建模

2.1.1 无刷直流电机模型

2.1.2 行星齿轮模型

2.1.3 滚珠丝杠副模型

2.1.4 制动盘模型

2.2 整车系统建模

2.2.1 车身模型

2.2.2 轮胎模型

2.2.3 轮毂电机系统模型

2.2.4 动力电池模型

2.3 本章小结

第三章 电子机械制动系统参数匹配设计

3.1 EMB工作原理和选型

3.1.1 EMB工作原理

3.1.2 EMB总体要求

3.1.3 EMB执行器结构分析和选型

3.2 EMB执行器参数设计

3.2.1 设计目标

3.2.2 楔形制动块设计

3.2.3 滚珠丝杠设计

3.2.4 无刷直流电机设计

3.2.5 行星齿轮设计

3.3 本章小结

第四章 双行星排电子制动系统多目标优化

4.1 DPEMB执行器优化设计

4.1.1 优化流程

4.1.2 DPEMB执行器选型优化

4.2 DPEMB执行器多目标优化方法

4.2.1 目标函数

4.2.2 约束条件

4.2.3 设计变量灵敏度分析

4.2.4 遗传优化算法

4.3 优化结果和匹配计算

4.3.1 优化结果

4.3.2 零件选型和参数匹配计算

4.4 DPEMB执行器优化结果分析

4.4.1 零件参数优化结果分析

4.4.2 执行器性能优化结果分析

4.5 本章小结

第五章 双行星排电子机械制动系统制动能量回收策略

5.1 DPEMB制动压力控制

5.1.1 消除间隙控制标定

5.1.2 堵转制动压力控制

5.1.3 EMB分阶段控制仿真分析

5.2 DPEMB制动能量回收策略

5.2.1 制动力分配策略研究

5.2.2 典型制动力分配策略

5.2.3 考虑路面附着系数的新型制动能量回收策略

5.3 DPEMB制动能量回收仿真分析

5.3.1 DPEMB能耗分析

5.3.2 制动能量回收策略仿真分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

参考文献

致谢