分布式驱动电动汽车动力转向系统混杂系统动力学及其切换控制（英文）

分布式驱动电动汽车是燃油汽车和电动汽车过渡的一种新型新能源汽车,动力转向系统(ECIPS)作为电动化底盘集成控制系统(ECIS)的主要组成部分,对电动汽车的设计与装配具有重要的影响.动力转向系统具有典型的不确定性、未建模动态、测量噪声和干扰等非线性动力学特征,是包含离散事件与连续事件的混杂动力学系统.分析了分布式驱动电动汽车动力转向系统的控制结构、控制功能及其动力学行为,基于动力转向系统的输入/输出功能、控制状态和控制系统实现流程,建立了反映连续和离散控制行为的混杂控制系统模型.建立了动力转向系统的混杂控制流程和切换控制结构,进行了25km/h和45 km/h下的蛇形实验.结果表明:在25 km/h下,转向系统转矩的峰值和平均值分别降低了41.68%和41.79%,在45 km/h下,转向系统转矩的峰值和平均值分别降低了30.92%和30.67%,转向轻便性得到明显改善.混杂系统动力学模型及其混杂控制结构反映了分布式驱动电动汽车动力转向系统的动力学行为及其控制特征,不仅揭示了动力转向系统的连续系统工作行为,也反映了离散事件特征,对分布式驱动电动汽车控制性能的改善、智能化水平的提高提供了理论研究意义和工程研究价值。     

混杂系统模糊切换多模型控制

多模型系统采用多个局部模型共同描述系统动态行为,局部模型依据设定的模糊规则进行切换。采用并行分布式补偿方法设计基于局部模型的局部控制器,局部控制器与局部模型共享相同的切换规则,全局系统开环及闭环Lyapunov稳定性条件表明,在保证该条件成立的对称正定矩阵存在时,能够获得全局稳定的切换序列。与滑模变结构控制的仿真对比实验表明,所提出的建模及控制方法具有更好的全局收敛速度。     

异步马尔科夫切换混杂随机时滞系统的矩稳定与镇定

针对一类具有异步马尔科夫切换的混杂时滞随机系统,研究p-阶矩稳定性与镇定问题。探究马尔科夫切换信号检测时延的大小与马尔科夫链生成元之间的关系,并发展一种不等式处理时变时滞的新型技术,建立了异步马尔科夫切换时滞系统的Lyapunov稳定性判据。然后将该稳定性判据应用于一类马尔科夫跳变时滞系统,给出了时滞无关的稳定性判据和镇定性控制器的设计方案。最后,运用两个数值实例验证本研究方法的有效性。     

基于混杂切换方法的离散切换系统状态反馈H∞控制

利用时变Lyapunov函数考虑离散切换系统的H∞控制问题.针对每个子系统都不稳定的问题,设计了一个同时依赖状态和时间的切换律.在该切换律下,得到了系统稳定性、l2增益性能及控制器设计的条件.当没有驻留时间约束时,该方法就退化为最小切换,故所提方法为离散切换系统的分析提供了更一般的框架.此外,去掉了对每个子系统的H∞控制问题可解性的要求.     

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%。     

切换系统下永磁同步电机混杂系统模型

永磁同步电机在实际控制运行状态中,不但包含连续状态,还包含离散状态,无论针对哪种状态进行单一控制都无法获得良好的效果.因此结合工程实践,在考虑漏电感及直轴交轴电感的情况下,通过分析磁链方程,建立三相坐标系下永磁同步电机本体的非线性时变模型.针对逆变器建立其开关函数表,作为电机定子电压的离散状态,进而建立起永磁同步电机的开关混杂模型.通过开环状态下的仿真运行,证明了其正确性,为针对该混杂系统的控制及优化研究提供了基础.     

考虑驾驶员特性的四轮独立驱动电动汽车转向控制研究

四轮独立驱动电动汽车四轮驱动力矩独立可控,在汽车控制方面相对于传统汽车具有显著优势,通过建立驾驶员不同转向特性参考模型和四轮驱动力矩控制进行考虑驾驶员特性的四轮独立驱动电动汽车转向控制研究。基于驾驶模拟器实验,在对驾驶员转向特性进行分类和建立辨识模型的基础上,采用RBF神经网络建立了驾驶员不同转向特性的参考模型,给出了考虑驾驶员转向特性的整车控制原理,应用驾驶模拟器对所研究的控制方法进行了验证。验证结果表明:参考模型输出能够反映不同转向特性驾驶员期望的车辆响应,通过对四轮驱动力矩合理控制实现汽车跟踪驾驶员期望。     

双能源混合动力驱动系统的优化控制及其仿真

在分析双能源驱动类型和控制策略的基础上，运用非线性规划的数学方法，针对一般的双能源混合动力汽车提出了一种系统的优化策略，该策略以某一特定的循环行驶工况为基础，以最低发动机的燃油消耗为目标函数，在ADVISOR软件平台上建立了仿真模型，并将优化控制策略的仿真结果与现有控制策略的仿真结果相比，结果表明通过系统的优化混合动力车辆的经济性有所改善，该优化方法有较大的实际应用价值。     

分布式驱动微型电动汽车驱动集成控制

为了提高分布式驱动微型电动汽车的动力性和操纵稳定性,设计了集成电子差速、驱动防滑和横摆力矩修正等功能的微型电动汽车驱动控制策略.基于改进阿克曼汽车转弯模型设计了电子差速控制算法,基于汽车转弯驱动轮滑转率修正算法和模糊PID(proportion integration differentiation)控制方法设计了汽车驱动防滑控制器,并针对汽车转弯时容易发生侧滑失稳,进行了基于PID控制方法的汽车横摆力矩修正.最后基于Simulink和Carsim软件建立了联合仿真模型,进行了以驱动轮转矩为控制量的低附着路面典型工况仿真实验.实验结果表明,采用分布式驱动微型电动汽车驱动集成控制算法能够有效地提高汽车的动力性和操纵稳定性.     

分布式驱动电动汽车操纵性改善控制策略设计

根据分布式电动汽车各轮驱动/制动转矩独立精确可控的特点,设计了一种改善车辆操纵性能的控制策略.根据不同车速下理想的助力特性曲线设计了差动助力转向控制策略以改善转向轻便性,根据优化的横摆角速度参考模型设计了转矩矢量分配控制策略以改善操纵灵敏性,最后利用纵向力分配算法将两者结合形成差动助力转向/转矩矢量分配联合控制策略.实车试验结果表明,操纵性改善控制策略在保证驾驶员路感信息的前提下明显减小了转向盘转矩,减小了转向盘转角,降低了驾驶员操纵负担.明显提高了整车横摆角速度响应,有效地抑制了车辆的加速不足转向特性,显著地改善了分布式驱动电动汽车的操纵性能.     

汽车电动助力转向系统的容错控制研究

汽车转向系统的发展经历了从简单的纯机械转向系统、机械液压动力转向系统,到电控液压动力转向系统,直到更为节能、操纵性能更好的电动助力转向(简称EPS)等几个阶段.TIF是汽车动力转向的发展方向,相比较于以往的转向系统有安全、环保、节能、装置灵活、调整简单等优越之处.TIF是一个多输入多输出系统,传感器故障会导致控制系统的性能变差,所以要保证系统性能必须使闭环系统具有鲁棒性.在数学模型和助力特性研究基础上,根据汽车运行过程中转向工况,设计了基于完整性的被动容错控制系统.最后对容错控制算法进行了仿真分析.     

超级电容式混合动力汽车驱动特性分析

本文是在建立实验模型的基础上,利用MATLAB仿真软件进行计算超级电容式混合动力汽车驱动特性数据,并从功率的角度在混合动力汽车实验台上测试获取的数据与计算数据相吻合。实验证明:在特定驾驶工况下获得的特性曲线,说明了影响混合动力驱动工况的各类因素,如车重等,同时表明了仿真软件计算出的特性曲线,为混合动力汽车各种工况下研究驱动特性提供依据。     

基于仿人智能控制的汽车动力转向系统

传统的液压动力转向系统容易出现过助力现象,能耗大、对环境有油污染.电动助力系统是通过带微处理器的控制器控制电动机提供助力的一种伺服控制系统,电动助力是汽车转向系统的发展方向.在对汽车电动助力转向系统深入研究的基础上,针对驾驶员操作习惯的差异、路况等的复杂性和不确定性,提出了一种新的鲁棒性强、适应性好的控制算法,并在实际车辆转向系统中得到了应用,实践证明该控制算法兼顾了控制效果和人的感觉(路感),控制效果令人满意.     

并联式混合动力电动汽车全局优化控制

以一种充电保持型并联式混合动力电动汽车（PHEV）为研究对象，基于其整车及动力总成相关数学模型建立了以整个行驶工况消耗的总燃油量最小为目标的系统目标泛函，以及相关的机械特性、蓄电池电量保持等约束条件方程．然后采用Lagrange乘子法将有约束的极小值问题转化为无约束的极小值问题进行求解，得到PHEV的全局优化控制策略．最后基于Matlab／Simulink建立整车仿真模型，在几种不同的循环工况中对获得的全局优化控制策略进行仿真验证，并与采用瞬时优化控制策略得到的仿真结果进行比较．结果表明该全局优化控制策略切实可行，所获得的整车燃油经济性与采用瞬时优化得到的相比有所改善．     

Smith预估器控制混合动力电动汽车动态过程的仿真

PID控制混合动力电动汽车(HEV)动态过程,要达到控制要求时,力矩可能超出设计范围.提出了采用Smith预估器控制动态过程;该办法能克服大纯滞后,增强控制系统稳定性.SIMULINK仿真表明,其控制效果优于常规PID控制.在相同的条件下,阶跃响应时间短,而且所需要力矩小,使得动态过程控制更易于实现.可见Smith预估器具有更好的稳定性和鲁棒性,对于大时间滞后系统是一种比较实用的控制方法,更加适合于HEV控制.     

CVT插电式混合动力汽车经济性控制策略

针对搭载CVT的插电式混合动力轿车,设计了一种基于动力源外特性曲线和驾驶员踏板操作信号的需求转矩解析方法,在此基础上提出驱动和制动工况下基于瞬时经济性成本最低的能量管理策略,该策略以需求转矩、车速和电池SOC为状态变量,以发动机节气门开度、电机转矩、CVT速比为控制变量.进一步研究了电量消耗阶段有无发动机单独驱动模式对整车能耗经济性的影响.通过自行搭建的前向模型进行仿真,结果表明,电量消耗阶段无发动机单独驱动模式的控制策略具有更强的综合性经济优势.     

E-REV多模式切换控制策略与性能仿真

为了改善增程式电动汽车各项性能。依据某款电动汽车性能要求,对整车动力系统进行了动力系统参数匹配。在串联式混合动力电动汽车模型的基础上,运用Advisor对蓄电池、发电机等模型进行了优化与改进,对控制策略进行了仿真建模,分别计算出了发动机的高效与最优工作区域,建立了动力切换控制逻辑关系。在CYC_1015循环工况下对整车性能进行了研究。仿真结果表明：整车动力性、经济性和排放性均得到显著改善,最高车速大于140km/h,燃油机节油率达到37%,电动机峰值扭矩170Nm,工作效率为82.8%,比优化前提高3%。发动机峰值扭矩80Nm,工作效率为19.4%,比优化前提高29%。HC、CO与NOx排放量与优化前相比分别减少了75%、69.3%、100%。     

混合动力汽车动力电池组参数匹配

动力电池组参数匹配的合理程度决定着电机驱动和再生制动潜能的发挥,同时对混合动力系统成本影响明显。本文研究了混合动力系统在其他相关参数已知前提下的动力电池组参数匹配问题,建立了动力电池组参数匹配体系。基于AVL CRUISE进行了前向仿真,结果表明:所匹配的动力电池组能够很好地满足混合动力城市客车研发需求。     

基于simulink的纯电动汽车整车控制系统设计

为电动汽车整车控制系统开发周期长和稳定性差的问题,本文通过设计了一款纯电动汽车整车控制系统研究了整车控制问题。该系统基于飞思卡尔S12处理器开发的ECMV2硬件模块,软件的底层驱动是以Code Warrior IDE for HCS12为开发环境创建软件工程,封装成simulink的图形化模块,提供全部板载外设驱动程序库,并提供GUI界面以便于配置,使得基础软件和控制算法在同一个平台上搭建并验证,以及建立了整车各模块模型和控制策略。通过实车测试进行验证,结果表明,电机驱动扭矩峰值的时间差是1s;车辆的加速过程相对稳定;电池电压也不会迅速下降;驾驶员的操作也很快得到响应。可见该系统控制器灵敏度高,电机响应迅速,车辆运行平稳。此系统与传统的开发形式相比,开发时间大大缩短,增强了整车控制器的稳定性和可靠性。     

基于对转双转子电机的混合动力车用机电复合传动系统研究

为充分发挥混合动力汽车节省燃油降低排放的优势,提出了一种主要由双转子电机和行星齿轮机构组成的混合动力车用机电复合传动系统;分析了该系统的工作机理并基于快速模拟杠杠法建立系统的传动特性;在MATLAB/Simulink/Stateflow环境下建立了系统的整车仿真模型及转矩控制策略,仿真结果表明所提出的新型机电复合传输系统在UDDS循环工况下的百公里油耗为6.227L,具有较好的燃油经济性。