基于模糊路面识别的4WID电动车驱动防滑控制

针对四轮独立驱动(4WID)电动车的驱动防滑(ASR)问题,研究了基于模糊识别路面的控制方法.为了快速、准确识别低附着路面,提出了通过模糊规则将小滑转率、小附着区域的路面利用附着系数和滑转率估高的方法.利用4WID电动车四轮驱动力矩独立可控、转速和转矩易于获得的特点,实时估算路面利用附着系数和最优滑转率,控制各轮驱动力矩实现驱动防滑.仿真实验表明:基于模糊识别路面的4WID电动车ASR能够快速准确识别低附着路面,抑制驱动轮滑转,提高了车辆行驶稳定性和动力性.     

牵引力控制系统中最优驱动力矩控制

为了解决低附着路面上发动机输出力矩过大引起的驱动轮过度滑转及路面附着系数利用率低的问题,提出了牵引力控制系统中最优驱动力矩控制的概念,并给出了其实现方法.将理论分析结果和实车试验数据特点相结合,利用参考车速来估算路面附着系数并由此计算最优驱动力矩.利用PID控制器控制发动机动态输出力矩以实现最优驱动力矩控制.实车试验结果表明;低附路面上该方法能够有效控制发动机的驱动力矩,使得驱动轮的滑转率保持在最优滑转率处,对路面附着系数的利用率达到90%以上,该方法能够提高车辆在低附路面上的驱动能力.     

基于扭矩传感器的汽车驱动轮最佳滑转率测定

驱动轮最佳滑转率是汽车驱动防滑控制的关键参数,本文提出了一种基于车轮扭矩传感器的汽车加速工况驱动轮最佳滑转率的测定方法,阐述了该方法的测试原理和实验过程.通过实车实验,分别测定了汽车在不同载荷和节气门开度下驱动轮在冰、雪路面上的附着系数与滑转率的关系,得到了冰、雪路面上驱动轮最佳滑转率的控制范围,为研究汽车驱动防滑控制系统确定了最佳滑转率控制目标.     

改善后轮独立驱动汽车过弯效率的转矩分配控制

针对分布驱动式电动汽车在转矩分配上较少研究转矩横向分配对驱动车轮滑转率的抑制作用及其对过弯性能的改善这一问题，利用其各轮转矩独立可控的性能优势，提出了一种基于轮胎纵向刚度估计和最佳滑转率识别的转矩定向分配控制方法，以降低驱动轴平均滑转率. 根据轮胎与路面的简化附着特性，理论上分析了转矩定向分配能够降低轴平均滑转率的原因. 采用递归最小二乘法（RLS）设计了轮胎纵向刚度估算器，并基于已估算的轮胎纵向刚度，以及在线识别的车轮的最佳滑转率制定了转矩定向分配控制策略. 仿真试验结果表明，提出的转矩定向分配控制策略可以有效地减小驱动轴的平均滑转率10%以上，而且还能够减小过弯时驾驶员的方向盘转角输入约14%，实现了提高过弯效率和改善转向机动性的双重目的.     

采用极值搜索算法估计附着系数的车辆驱动防滑控制

为了解决现有驱动防滑控制(ASR)策略响应慢、鲁棒性差的问题,提出一种利用扰动极值搜索算法估计动态路面附着系数的车辆驱动防滑控制策略.搭建车辆动力学系统模型,采用扰动极值搜索算法,自动搜索路面附着系数-滑移率曲线的极大值点,并设计一种踏板信号前馈控制与滑移率负反馈校正的动态驱动防滑控制策略,将车轮滑移率控制在附着系数-滑移率曲线附着系数极大值对应的滑移率处.结果表明:采用扰动极值搜索算法估计路面附着系数的驱动防滑控制策略能够在0.4 s将轮胎滑移率、附着系数和车辆加速度控制在最优滑移率、最优附着系数和稳定车辆加速度较小的邻域内,比门限值ASR控制快0.8 s.     

全液压推土机滑转率研究

为了研究全液压推土机额定滑转率,对静态滑转率和动态滑转率进行了探讨,给出了滑转率的理论计算公式以及履带式推土机在特定条件下的静态滑转率和动态滑转率与单位附着重力的有效牵引力关系.做出静态和动态滑转率曲线,得出它们出现不一致的原因.通过分析牵引效率在动态滑转率曲线和在静态滑转率曲线上的合理配置,给出全液压推土机设计计算阶段额定滑转率的范围为12%左右.     

轮式工程机械电子防滑差速系统的控制技术

轮式工程机械是工程机械的重要组成部分,其工作环境恶劣,特别是在附着系数相差较大的路面作业时容易发生驱动轮滑转的现象。驱动轮滑转对车辆的转向操纵性、方向稳定性、加速性能和爬坡能力都有不良影响,而且加速了轮胎的磨损。针对传统差速系统存在防滑功能不强的缺陷,本文设计了电子防滑差速系统的功能电路,并且分析多种控制方案,最终选择了以最佳滑转率λd为控制目标的逻辑门限值控制方案,对发动机节气门与驱动轮制动力矩进行综合控制,以达到较好的驱动效果。     

前驱轮式沥青路面冷铣刨机牵引性能试验

分析了铣刨阻力与前后轮有效附着重力、切线牵引力、滑转率、行走功率和铣刨功率间的关系,进行了某前驱轮式冷铣刨机牵引性能试验.结果表明:实心轮胎与沥青路面间的滚动阻力系数和附着系数分别为0.02,0.65;行驶阻力占最大牵引力的比例约为7.1%,铣刨阻力水平分力为切线牵引力的主要部分,滑转率随铣刨阻力水平分力增大而增大;分别采用高斯拟合和二次多项式拟合得到了滑转率与切线牵引力在滑转率全区段及0~26%时的拟合方程;滑转率在4%~24%时牵引效率均大于70%且铣刨机工作状态稳定;最大牵引效率下的滑转率为10%,可作为该试验样机额定滑转率,且额定滑转率下的牵引力输出应与平均铣刨阻力相对应,24%可作为其最大稳定工作滑转率.     

提高转鼓表面附着性能的研究

以氧乙炔火焰喷涂工艺与选择喷涂层为手段,着力于提高汽车试验台转鼓表面附着系数,以获取汽车驱动力矩最大效能。研究结果表明,其结合强度、摩擦系数、相对耐磨性、滑转率和附着系数均达到设计要求,试验获得较为满意的效果。     

牵引车牵引运动的稳定性研究

在大负荷拖载行驶工况下,牵引车存在复杂的动力学特性。建立了14自由度车辆牵引力学模型,它包含地面附着系数与车轮滑转率的分段非线性关系。通过对牵引运动方程的当量线性化分析,运用李雅普诺夫一次近似理论,得到牵引车牵引稳定性的判定依据;并进一步绘制了车辆牵引运动临界稳定图,为车辆牵引运动稳定性控制研究提供了理论判据。     

4WD电动车滑转率识别及防滑控制研究

实时地根据路面附着状况选择最优的滑转率控制目标是电动车驱动防滑控制策略的关键。针对双转子电机四轮驱动电动车的特点,本文首先采用自适应Kalman滤波估计车速信息和轮胎驱动力信息并利用该信息实时计算出附着率－滑转率曲线的斜率k,以对路面附着状况进行准确评估。以估计的路面信息和踏板输入信息为模糊控制器输入,利用带速度修正因子的模糊控制方法对驱动电机输出转矩进行控制以提高电动车在各种道路条件下最大地利用附着系数的能力,获得最佳的驱动防滑控制效果。     

不同路况下路面附着系数实时估计

为了准确估计不同路况下的路面附着系数,提高汽车行驶的安全性与稳定性,提出了一种在制动工况下基于前后轮轮速和制动力矩估计路面附着系数的方法。首先,考虑汽车前后轴荷转移,在Matlab/Simulink软件中完成建模操作,创建关于双轮车辆制动的动力学模型;其次,将控制目标确定为汽车前轮以及后轮的理想和实际滑移率,建立理想制动力矩滑模控制器,对于汽车滑模控制器存在的抖振现象,通过积分切换面对其进行处理;最后,以前后轮轮速和制动力矩作为输入进行扩张状态观测器的设计,利用这一观测器观测路面附着系数相关值。结果表明,各种路况中的路面附着系数都可以通过上述手段进行准确估计,扩张状态观测器能够抵抗外界干扰,鲁棒性强。将扩张状态观测器用于路面附着系数识别的良好结果可为汽车稳定性控制系统的设计提供参考。     

双转子电机在电动汽车上的驱动特性分析

研究一种基于对转双转子电机的电动汽车驱动系统,并对其进行数学建模和仿真分析。分析了双转子电机左右输出轴及传动机构转动惯量的差异对汽车驱动的影响,建立了基于双指数模型的纵向附着系数计算模型。通过理论推导结合仿真分析知：①基于对转双转子电机的驱动系统具有转弯差速功能,转弯时电磁转矩不变。②内外转子两侧传动机构的转动惯量和的差异对电动汽车的驱动加速影响很小,在滑转率较小的情况下,汽车两侧车轮几乎具有相同的加速度、速度和滑转率变化量;③只要把内外转子两侧传动机构的转动惯量和的差异控制在较小的范围内,即使在汽车完全打滑的情况下,汽车两侧车轮的加速度和速度也相差不大。     

前后独立驱动电动汽车转矩分配与驱动防滑协调控制

为了提升前后独立驱动四驱电动汽车的综合性能,提出了一种集成前后轴转矩分配和驱动防滑功能的协调控制策略(coordinated control strategy, CCS)。分别设计了基于经济性最优的前后轴转矩分配控制器和基于滑模控制理论的驱动防滑控制器。在此基础上,设计了集成两种控制器工作效能的协调控制策略。与已有集成控制策略不同,提出的策略不是将转矩分配与驱动防滑两种控制功能简单组合,而是在综合考虑车辆的安全性、经济性和动力性条件下进行合理且有效的集成。在常规工况下,车辆默认遵循经济性原则,同时控制器实时监测各车轮的滑移率。当路面条件恶化、无法满足经济性行驶时,在保证安全性的前提下,进行适当的转矩补偿,最大限度地利用路面附着条件,尽可能保障车辆的动力性不受影响。在MATLAB/CarSim环境下对提出的协调控制策略进行仿真验证的结果表明,在加速踏板开度分别为10%、30%、50%时,与传统集成控制策略(traditional integrated control strategy, TICS)相比,所提出的CCS使车辆的动力性能分别提升15.3%、35.6%、4.5%。     

基于线控制动的轮胎与地面附着系数实时检测

轮胎与地面间的附着系数是影响车辆安全性能的重要因素.在理论分析的基础上,提出了基于线控制动的路面附着系数检测方法,利用踏板位置传感器估计制动器制动力,采用MMA6260Q加速度传感器检测车辆制动减速度,由制动器制动力与地面制动力判断轮胎运动状态,根据车辆载荷转移公式得到车轮法向载荷,获得进入滑动区域的利用附着系数,并由此得到地面附着系数.分析显示该检测方法可以较准确地识别轮胎与地面附着系数,具有一定的实用价值.     

基于有限状态机理论的汽车防抱死系统仿真

在对某车型进行动力学分析的基础上，建立了与防抱死系统(ABS)相关的数学模型；根据有限状态机理论对防抱控制器的关键——防抱控制逻辑建立了Stateflow模型；并且以车轮角加速度和滑移率为控制对象，在Matlab／Simulink仿真软件下，分别对汽车在单一路面和附着系数突变的路面上制动时的情况进行了仿真研究。仿真结果表明，采用该模型的防抱死系统能够达到较为理想的制动控制效果，同时具有较强的鲁棒性。     

基于模型预测控制的电动轮车辆横摆控制

为提高电动轮驱动车辆对不同路面的适应能力,基于模型预测控制提出一种将驱动电机的饱和输出力矩作为控制输入约束、将质心侧偏角作为输出约束的汽车横摆控制方法。建立2自由度的车辆状态空间模型作为预测模型,在线计算出跟踪理想横摆角速度所需的附加横摆力矩,通过调节相应驱动轮的驱动力来完成高效、简易的直接横摆力矩分配。将本文算法应用于四轮驱动的8自由度整车模型进行控制仿真,结果表明,该方法能够保证车辆在良好路面及湿滑路面上紧急转向和换道的操作稳定性,并能改善车辆循迹能力。     

高速公路部分苜蓿叶型立交环形匝道事故形成机理与防治

事故调查数据发现红花湾枢纽互通在小半径匝道上发生的事故率显著高于其他位置的事故率,车辆经常撞击曲线外侧波形梁护栏并偶有货车发生侧翻。为研究此处事故的形成原因,使用车辆动力学软件CarSim和TruckSim进行不同仿真工况的试验分析,得到了小半径匝道上车辆侧滑、侧翻的影响因素以及事故的形成机理。研究结果表明：(1)小客车行驶速度对小半径匝道的行驶稳定性、侧向偏移量及驾驶员舒适性有显著影响,当匝道半径值为60～65 m时,为保证弯道上的驾驶安全性与舒适性,车速应不超过50 km/h;(2)为了保证行驶安全性,应在小半径匝道圆曲线之前的长直线段设置减速标线,并保障缓和曲长度;(3)车速越大,路面附着系数越小,车辆的侧滑情况越严重,为减少侧滑风险,应在该立交匝道上增设彩色防滑路面以提高路面附着系数;(4)货车以限速值40 km/h入弯时,轮胎载荷转移率最小,轮胎载荷转移率随道路超高和路面附着系数的增大而减小,随载重量和质心高度的增大而增大。     

复杂路况下高速行驶汽车防抱死制动系统滑移率最优跟踪控制

为了研究在复杂路况下高速行驶汽车能稳定制动的控制策略,基于防抱死制动系统(ABS)滑移率非线性动力学模型,以滑移率误差及其变化率综合最优为控制目标,利用极小值原理推导出制动时最优滑移率的解析解,进而利用制动减速度、制动车速、车轮角速度等反馈信号,在无需复杂路况附着系数信息的前提下,计算制动控制扭矩,建立ABS滑移率最优跟踪控制方法.利用Matlab/Simulink软件,对不同复杂行驶路况下目标滑移率的最优跟踪控制效果进行了仿真验证,发现实际滑移率均能在任意规定的时刻与目标滑移率同步;而同步过程的滑移率误差仅取决于滑移率误差权值与误差变化率权值的比值和制动初始时刻的滑移率误差.所建立的控制方法能保证在复杂路况行驶的任意时刻较为快速、精准、稳定地完成最优制动控制.