轮毂电机驱动汽车纵向和横向稳定性联合控制

为了提高轮毂电机驱动汽车的纵横向稳定性,将汽车的横摆控制和防滑控制相结合,采用分层控制架构搭建纵向和横向稳定性联合控制模型.上层为力矩决策层.基于比例-积分-微分(PID)控制算法构建车辆纵向车速跟踪控制器;基于模糊P ID控制算法搭建驱动防滑控制器,采用前馈加反馈的控制方法决策出驱动防滑力矩;基于二阶滑模控制算法建立直接横摆力矩控制器,设计附加横摆力矩加权模块控制汽车的横摆特性.下层为力矩分配层.采用优化分配算法将上层决策出的总纵向力矩、驱动防滑力矩和直接横摆力矩合理地分配到4个车轮上.通过加速和转向联合仿真工况验证设计的纵横向稳定性控制策略的有效性.研究结果表明:车轮最大滑转率为0.17,横摆角速度最大偏差值为0.01 rad/s,质心侧偏角最大偏差值为0.011 rad,验证了控制算法的有效性.     

轮毂电机驱动式微型电动汽车驱动防滑控制

针对轮毂电机驱动式微型电动汽车的驱动轮过度滑转问题,基于双后轮独立驱动微型电动汽车,从工程化角度设计了汽车驱动防滑模糊PID控制器.首先设计了简化的模糊路面识别方法,然后在Carsim软件中建立了车辆模型,并基于Simulink和Carsim软件建立了联合仿真平台,最后基于联合仿真平台采用以驱动轮转矩为控制量进行了汽车在典型路面的驱动防滑控制仿真实验.实验结果表明,基于路面识别的驱动防滑控制器能够较好地抑制汽车驱动轮过度滑转,提高了汽车行驶的动力性和稳定性.     

分布式驱动汽车自适应差速仿真研究

文章针对分布式驱动电动汽车转向电子差速策略进行研究。分析了目前转向电子差速策略,基于车辆转向行驶动力学以及开放式机械差速器工作原理,提出了转向时驱动电机等转矩分配的自适应电子差速策略;基于Matlab/Simulink和Carsim建立的分布式驱动电动汽车联合仿真平台,对比分析了不同转向行驶工况时等转矩分配电子差速策略的分布式驱动电动汽车和开放式机械差速器的集中式驱动电动汽车的差速性能以及操纵稳定性。仿真结果表明,2种驱动方式电动汽车的差速性能相同,相比于集中式驱动电动汽车的转向操纵稳定性,分布式驱动电动汽车转向操纵稳定性稍差。     

独立驱动电动汽车横摆力矩的模糊控制算法

利用驱动力矩独立可控的优点,设计了四轮独立驱动电动汽车直接横摆力矩的模糊控制系统,以提高整车的操纵稳定性。控制器的上层联合反馈横摆角速度和质心侧偏角两个控制变量的偏差,进行模糊PI控制计算出整车所需总的横摆力矩;控制器的下层根据各轮对横摆力矩的贡献、各轮驱动极限和附着极限制定模糊规则,将所需横摆力矩有效地分配到各轮。同时,应用主流的V模式开发方法实现控制算法的快速开发和验证:运用自动代码生成工具,分别将控制算法和整车模型下载到实际控制器和AD5435仿真机,进行硬件在环仿真。不同工况下的仿真结果分析表明:控制系统能够有效地改善车辆的操纵稳定性,控制算法具有可行性和高效性。     

轮边驱动电动车的转矩协调控制方法

为了解决轮边驱动电动汽车由于控制自由度冗余易造成的操纵稳定性降低的问题,基于逻辑门限值理论设计了一种使车辆能适应转向行驶及直线行驶的驱动转矩协调综合控制系统.该控制系统考虑了车辆转向行驶时轴荷转移、向心力及轮胎侧偏等影响,实现车辆的转向差速控制,使车辆能够按照驾驶员的期望在理想道路轨迹上行驶;并通过对驱动电机转矩进行协调控制,消除非期望横摆力矩的影响,提高车辆在直线行驶过程中的操纵稳定性.仿真结果表明,所提出的转矩协调控制方法改善了轮边驱动电动汽车的操纵性能.     

基于稳定性的DEV分层控制策略研究

利用分布式驱动电动汽车(distributed-driven electric vehicle,DEV)转矩可灵活分配的特点,提出一种基于分层控制的最优转矩协调分配控制策略以提高整车操纵稳定性。设计了上下两层控制器:上层作为集中控制器,以期望横摆角速度作为目标,根据当前汽车状态及路面条件计算出使汽车保持稳定运行状态所需的总驱动转矩,并分配至各驱动轮;下层作为分布控制器,以各驱动轮滑转率为控制变量,采用PID控制算法对各驱动轮施加补偿转矩,使滑转率控制在最优滑转率附近,以提高汽车操纵稳定性。在MATLAB/Simulink中建立相应的仿真模型、控制器,并设计相应的控制策略,对不同路面进行多工况仿真验证。结果表明:控制器的控制策略能较好地利用路面的附着力,在一定程度上改善了车辆启动时的滑转现象,从而提高了整车转弯时的操纵稳定性。     

分布式驱动电动汽车紧急工况下稳定性控制

基于分布式驱动电动汽车具有各轮转矩可单独控制的特点,利用最优转矩分配方法提出其在危险工况下的稳定性控制算法.该算法分为稳定性判断与横摆力矩控制模块、滑移率计算与控制模块及各轮驱动力矩分配模块.稳定性判断与横摆力矩控制模块确定车辆稳定性状态,滑模变结构控制方法用于跟踪理想横摆角速度,输出期望的横摆力矩,确保非线性系统在受到外界干扰时保持稳定;滑移率计算与控制模块计算各轮的滑移状态,通过滑模变结构控制的方法进行各轮滑移率的控制;驱动力矩分配模块综合考虑轮胎力、地面附着等因素,根据横摆控制和滑移率控制的需求,分配各轮驱动力矩.利用联合仿真进行工况验证,结果表明:与各轮力矩平均分配算法相比,所提的力矩分配算法具有更优良的稳定控制效果.     

轮毂电机驱动式微型电动汽车电子差速控制策略

针对轮毂电机驱动式微型电动汽车的电子差速控制,考虑滑转率和轴荷转移的影响,提出了以驱动轮转矩为控制量,以电动汽车内外侧驱动轮滑转率均衡为控制目标,并考虑汽车转弯时轴荷转移的差速控制策略,进行了差速控制实车试验.试验结果表明,所采用的控制策略合理,控制器能够较好地协调2后驱动轮转矩,实现了汽车电子差速控制.     

转向工况下的分布式电动汽车稳定性控制

为提高分布式驱动电动汽车转向稳定性,解决传统神经网络控制算法收敛速度慢、易陷入局部最优解的问题,提出一种利用粒子群算法优化神经网络的比例-积分-微分(PID)转向稳定控制器,利用横摆力矩和滑移率调整力矩实现横摆角速度和各轮滑移率的控制。在此基础上研究了一种针对转向工况的最优力矩分配算法,通过模糊控制算法对驱动力矩进行修正得到驱动修正力矩,将其与横摆力矩和滑移率调整力矩一起作为二次规划问题进行最优分配,得到各轮最佳驱动力矩。基于联合仿真平台进行了双移线和蛇形等典型转向工况下的性能对比测试。结果表明:文中提出的算法能在保持车辆良好动力性同时维持稳定性,稳定控制器能将蛇形工况打滑现象降低36.4%,最优力矩分配算法能将双移线工况的稳定性提高31.2%。     

4WID车辆主动安全控制策略研究

针对4WID车辆主动安全控制,设计开发了一种基于主动前轮转向(active front steering,AFS)、直接横摆力矩控制(direct yaw-moment control,DYC)与驱动防滑(acceleration slip regulation,ASR)集成的控制系统.控制系统采用分层控制结构,其中决策层基于滑模变结构控制理论与车辆相平面稳定判据,设计了横摆角速度与质心侧偏角协调控制器,计算保持车辆稳定性所需的附加横摆力矩.此外,基于滑移率门限值,设计了模糊PI控制器,分配AFS模块与DYC模块输入的附加横摆力矩,获得最终附加横摆力矩与附加前轮转角.执行层通过对驱动/制动力矩与前轮转角的控制,实现速度保持,滑移率控制与车辆稳定性控制功能.仿真结果表明,在高速、低附着系数路面的极限工况下,集成控制策略可实现车辆操纵稳定性控制且综合性能优于单独控制.     

基于转矩矢量控制分布式电驱动客车操纵性改善方法

基于分布式电驱动系统,设计转矩矢量控制提高分布式驱动电动客车操纵性能。针对大客车转向时的载荷变化大,以及轮胎、悬架、转向系耦合特性强的特点,采用多项式描述前后轴等效侧向力和回正力矩与侧偏角关系,并设计质量估计算法在车轮垂向载荷变化时对侧偏刚度进行修正。考虑车辆非线性特性,定义车辆理想转向特性,并设计不同转角与车速下的直接横摆力矩控制前馈项。为提高控制器鲁棒性,采用抗积分饱和的滑模变结构控制算法设计直接横摆力矩控制反馈项。仿真和试验结果表明,施加操纵性改善控制后,车辆更接近中性转向,蛇行试验峰值转角平均值降低21%以上,操纵性能显著提升。     

四轮独立驱动电动汽车转向稳定性的横摆力矩控制

针对四轮独立驱动电动汽车转向稳定性的横摆力矩控制问题,建立了七自由度整车模型和Dugoff轮胎模型.基于滑模控制理论,选择质心侧偏角和横摆角速度两者为联合控制变量,并以汽车车速和路面附着系数为输入,运用模糊控制理论确定联合控制变量的联合控制参数,设计了四轮独立驱动电动汽车转向稳定性的横摆力矩控制策略.在Matlab/Simulink环境下选取不同车速、不同路面附着系数进行了连续转向行驶和突然转向行驶的仿真分析.结果表明,所设计的控制策略能够将质心侧偏角和横摆角速度控制在稳定范围内,使车辆在任意转向行驶工况下保持稳定,最大限度地提高轮毂电动汽车的转向稳定性.     

基于LabVIEW的分布式驱动电动车辆测控平台

为了研究轮毂电机驱动电动汽车的操纵稳定性,设计开发一款具有4轮转向和4轮驱动的电动车辆试验平台,基于LabVIEW开发了试验平台的测控系统。针对直线加速和方向盘角阶跃输入等试验工况,利用该样车平台进行了控制算法的快速控制原型和道路试验测试研究,并对电子差速算法实验结果进行分析。试验结果表明,该平台能够进行电子差速和车辆操纵稳定性测试,满足设计功能要求,能验证控制策略的有效性以及评估控制算法的优劣性,为分布式驱动电动车辆的控制算法开发及其操纵稳定性分析评估奠定了良好的基础。     

四轮独立驱动电动车ARS与DYC集成控制与试验

针对四轮独立转向四轮独立驱动电动汽车的操纵稳定性问题,提出了一种基于主动后轮转向(ARS)和直接横摆力矩控制(DYC)的集成控制策略.采用变传动比参考模型,通过基于滑模变结构设计的ARS控制器和非线性DYC控制器,对轮胎线性区域内的控制不足进行弥补,提升车辆非线性范围的操纵性能.对双移线工况进行了测试.结果表明:集成控制器优于ARS控制器和DYC控制器,能够有效提升车辆操纵稳定性以及降低横摆力矩需求,提高了车辆的纵向稳定裕度,集成控制是有效的.     

六轮铰接式电动轮自卸车差速控制策略及仿真

现有的六轮铰接式电动轮自卸车差速控制策略只是简单地实现差速,且其忽略整车横摆控制和驱动防滑控制而导致整车动力学性能较差.为此,提出了基于驱动力分层控制的差速控制策略.首先基于拉格朗日方程法推导了包含整车纵向、侧向、横摆及前车身侧倾自由度的整车动力学数学模型,然后设计由总驱动功率及横摆控制功率决策层、差动驱动分配层和驱动防滑稳定层组成的分层控制差速控制策略.文中运用自抗扰控制算法计算出纠正转向角偏差所需的横摆控制功率,采用最优滑移率识别算法对各轮驱动功率进行修正.离线仿真结果表明,所提差速控制策略在不同工况和路面下均能很好地实现各轮差速,同时保证了较好的整车转向性能和各轮工作的稳定性能.     

AFS/DYC协调控制的分布式驱动电动汽车稳定性控制

为进一步提高分布式驱动电动汽车行驶过程中的稳定性,提出主动前轮转向(AFS)和直接横摆力矩控制(DYC)协调控制策略.为提高车辆稳态行驶时转向能力,设计基于滑模控制(SMC)的前轮主动转向控制器实时修正前轮转角;以维持车辆工作在稳态工作区为控制目标,设计基于模型预测控制(MPC)的车辆稳定性控制器,通过设定的分配规则按轴荷比等比例分配各轮驱/制动力矩.利用相平面法作为判定依据自适应分配各控制器权重,实现控制器之间的切换.在连续转向工况下,对控制算法进行仿真验证.结果表明:在相同转角输入下,相较于无控车辆,受控状态下车辆的横摆稳定性能提高了16%,行驶状态得到了改善.     

分布式驱动电动汽车稳定性分层控制策略研究

提出一种分布式驱动电动汽车行驶稳定性分层控制策略. 策略分为基于滑模控制的广义力矩计算层、基于二次规划的滑移率决策层和基于ABS/ASR的滑移率追踪层. 搭建包括双电机独立驱动系统在内的硬件在环仿真平台,进行了分布式驱动电动汽车典型行驶工况的仿真. 与传统车辆稳定性控制策略的对比发现,文中提出的策略能够在对纵向车速影响较小的前提下,提高车辆操纵稳定性,在部分执行器失效时仍能确保车辆的行驶安全.      

基于运动跟踪的分布式驱动电动汽车操纵稳定性控制

提出一种分布式驱动电动汽车操纵稳定性控制策略.该策略采用分层控制的结构,上层为广义力计算层,设计基于前轮转角的前馈控制,提高横摆角速度稳态增益,同时考虑外界扰动和建模不确定性,设计积分抗饱和滑模变结构控制算法跟踪参考横摆角速度,提高车辆瞬态响应.下层为广义力分配层,考虑到实际行驶状况的复杂以及路面状况、车辆质心侧偏角难以实时获取,设计基于稳定性优先的规则分配机制.实车试验结果表明,该控制策略能有效提高车辆的操纵稳定性.     

基于联合控制的汽车驱动防滑控制仿真

为提高车辆在低附着路面上的加速性能,设计了基于节气门干预与制动干预联合控制的汽车驱动防滑控制系统(ASR).建立了防滑系统的动力学模型和基于模糊PID控制算法的控制器模型,并进行了低附着路面和对开路面工况的仿真对比实验.实验结果表明,采用模糊PID控制算法,通过控制节气门和对滑转驱动轮进行制动控制,能够有效控制汽车在低附着路面上加速时驱动轮过度滑转,大大提高了汽车在单一低附着路面和对开路面上的加速性能,验证了ASR控制策略的合理性,为开发实际控制器提供了依据.     

线控转向四轮独立驱动电动车的AFS/DYC集成控制

针对线控转向四轮独立驱动电动车的主动前轮转向(AFS)与直接横摆力矩控制(DYC)的集成控制问题,提出了一种基于模型预测控制的、采用分层集成控制结构的集成控制算法,设计了模型预测控制器,研究了基于二次规划的驱动力分配方法,并通过仿真实验对算法进行验证.结果表明:基于模型预测控制理论的集成控制算法能够使车辆有效地跟踪期望运动轨迹,提高车辆稳定性和主动安全性.