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.      

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.     

分布式驱动电动汽车构型综述

分布式驱动电动汽车主要结构特征是将驱动电机直接安装在驱动轮内或者驱动轮附近,具有驱动传动链短、传动效率高、结构紧凑等突出优点。电动机即是汽车信息单元,同样也是快速反应的控制执行单元,通过独立控制电动机驱／制动转矩容易实现多种动力学控制功能。本文引入了一种分布式驱动汽车的分类方法,系统介绍分布式驱动系统的架构、性能指标.     

分布式驱动电动汽车纵向车速非线性自适应估计

基于分布式驱动电动汽车,提出了一种纵向车速非线性自适应估计算法.该算法使用车辆加速度传感器信息和各车轮滑移率反馈值对车辆纵向车速进行估计.从理论上证明了纵向速度估计误差收敛.根据各车轮滑移率的大小确定各轮速估计误差在估计算法中的反馈修正比例.使用带遗忘因子的递推最小二乘算法在坡道路面对路面坡度进行了在线实时估计,进而使用坡度估计值修正纵向加速度传感器信息,实现了坡度自适应纵向车速估计.该方法具有计算量小、估计精度高的优点.通过多工况的实车试验验证了算法的有效性.     

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.     

基于自适应无迹卡尔曼滤波的分布式驱动电动汽车车辆状态参数估计

以精确估计车辆状态参数为目标,提出了一种基于自适应无迹卡尔曼滤波的车辆状态参数估计算法,采用非线性三自由度车辆模型,将模糊控制与无迹卡尔曼滤波算法相结合,实现对系统测量噪声的自适应调整,通过对方向盘转角,纵向加速度和横向加速度等低成本传感器信息融合实现对质心侧偏角和横摆角速度的状态估计.应用CarSim与Matlab/Simulink建立分布式驱动电动汽车整车模型并且联合仿真对估计算法的有效性进行验证.结果表明自适应无迹卡尔曼滤波比无迹卡尔曼滤波更能有效准确地进行车辆状态参数估计,在双移线工况中,质心侧偏角估计精度提高了6.7%,横摆角速度估计精度提高了4.8%.      

基于PMSM-DTC的电动汽车驱动控制

提出了一种以TMS320LF2407A DSP为微控制器的电动汽车驱动控制系统.该系统将永磁同步电动机作为驱动电机,采用基于空间矢量脉宽调制（SVPWM）的直接转矩控制技术.电动汽车采用两轮后置驱动,只需控制一路永磁同步电动机,再通过机械差速及传动装置实现行进.直接转矩控制采用转矩（电流）、速度双闭环控制方案和智能PI...     

轮式驱动电动汽车驱动系统仿真

以轮式驱动电动汽车为研究对象,重点研究轮式驱动电动汽车的驱动系统,建立电机和轮胎的数学模型。以直流电机等效电路为基础建立电机数学模型,采用普遍参考的统一半经验指数建立轮胎模型。使用MATLAB软件进行动态仿真,得出电机转矩和轮胎侧向力、纵向力曲线,仿真结果表明模型正确,与理论分析相符。     

基于前驱动桥式后轮毂式分布式驱动电动汽车整车设计研究

分布式驱动电动汽车是将多个驱动电机集成在车轮附近或者车轮内,由于在车辆空间布置、传动效率以及动力学控制方面诸多的优点分布式驱动电动汽车已成为研究重点之一.本文对前驱动桥式后轮毂的驱动构型进行参数匹配以及电气架构定义.     

分布式驱动电动汽车电液复合分配稳定性控制

针对分布式驱动电动汽车各车轮电机力矩和液压制动力矩可独立控制的特点,以操纵稳定性为目标,设计电机与液压制动复合分配的控制策略.控制策略采用分层控制的结构,上层运动控制器根据驾驶员输入和车辆状态的反馈求取广义力,下层控制分配器在执行器约束及速度约束下,考虑轮胎纵侧耦合特性对横摆转矩的影响,采用二次规划法进行转矩分配,实现车辆的稳定性控制效果.最后利用CARSIM和MATLAB软件对电液复合算法进行了联合仿真,并进行了实车试验来验证算法,最终的仿真和试验结果表明复合分配控制策略的控制效果相对仅用电机控制时要好,提高了车辆的稳定性控制效果.     

分布式电驱动汽车驱动力矩优化控制分配

针对分布式电驱动汽车在加速转向行车工况下车轮驱动力矩的控制分配问题,提出一种具有分层结构的控制策略.在控制策略的上层,为提高控制器对参数不确定和模型误差的鲁棒性,基于滑模控制进行主动横摆力矩计算.在控制策略的下层,构建了以提高车辆操纵性、降低电能损失为目标的优化问题,并基于离线计算和在线优化相结合的方式进行求解.采用Matlab-Carsim联合仿真,验证了控制策略在提高车辆操纵性能、降低能耗上的有效性.      

电动汽车CAN总线驱动控制系统设计

针对电动汽车电驱动系统中存在的关键技术问题,设计了基于CAN(controller area network)总线的电动汽车电驱动系统。系统由CAN通信模块和电机控制模块组成。CAN通信模块采用新型CAN总线收发器TJA1040和独立CAN控制器,并采用各种抗干扰措施以保证CAN通信的稳定性;控制模块利用模糊矢量控制方案——直接速度控制(direct speed control,DSC)策略,实现电驱动系统高鲁棒性控制。系统兼容性强,可以作为单独模块连接到电动汽车的主干网络上,还可以通过CAN总线对其进行扩展。     

基于Matlab/Simulink电动汽车驱动系统离散MRAC研究

讨论了电动汽车驱动系统的离散自适应控制问题.首先得到电动汽车驱动系统离散化的数学模型,在此基础上探讨了其自适应控制系统的设计,推导出了离散模型参考自适应律.仿真研究表明自适应控制系统具有良好的性能.     

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。     

电动汽车驱动与再生制动的H∞鲁棒控制

针对电动汽车在行驶过程中电池电压和道路状况有较大变化的特点，为保证闭环系统在参数摄动与未建模动态等不确定性影响下的鲁棒性，以及使外界干扰对系统的影响最小化，将电动汽车驱动与再生制动的控制问题转化为加权混合灵敏度问题，分别设计了电动汽车驱动与再生制动的H∞鲁棒控制器，并在不同道路状况和驾驶模式下进行了实验研究．实验结果表明，在不确定性影响和外界干扰的作用下，H∞鲁棒控制器的稳态误差及响应速度等控制指标均优于比例积分(PI)控制器，尤其在车辆制动过程中，H∞鲁棒控制器与PI控制器相比可以回收更多的能量，实际回收能量最大可增加约409／6．     

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.     

某微型电动汽车麦弗逊前悬架设计优化

针对车辆的车身垂直加速度、悬架动行程以及轮胎动位移性能冲突,采用多目标遗传算法对麦弗逊悬架进行减振控制研究。结合虚位移原理推导出悬架螺旋弹簧刚度的计算公式,并对电动汽车前稳定杆进行受力分析,计算稳定杆各段所产生的弯曲位能和扭转位能,推导出稳定杆线刚度的计算公式,进而计算麦弗逊前悬架侧倾角刚度;采用多目标遗传算法对麦弗逊悬架参数进行优化并进行数值仿真模拟。仿真结果显示,经过多目标优化后的麦弗逊悬架各项性能均优于优化前,显著改善了电动汽车的乘坐舒适性和行驶稳定性。     

基于分布式驱动电动汽车的再生制动策略设计及优化

针对前轴集中电机驱动、后轴轮毂电机驱动的分布式驱动汽车,设计了再生制动策略(策略1)。根据再生制动时的动力传动过程提出了发电系统总效率的概念,并根据其最高得到最优的前后电机力分配系数,在欧洲经济委员会(ECE)法规的约束下,设计了再生制动经济性优化策略(策略2)。考虑到装备了防抱死制动系统(ABS)的车辆在制动强度较小时可优先使用后轴电机进行再生制动,提出了低制动强度下的经济性优化策略,以充分利用发电系统的高效区(策略3)。分析并说明了所提出的策略对制动感觉的影响不大。仿真结果表明,三种策略的能量消耗分别减少14.05%,15.04%和16.64%。     

电动汽车再生制动与液压ABS系统集成控制研究

文章根据制动系统的结构制定了常规制动和防抱死制动的控制策略,在Matlab/Simulink平台上建立了控制策略的仿真模型.仿真结果表明,控制策略能满足制动安全性和驾驶员感觉的要求,并能回收相当比例的制动能量.文中建立了实车测试系统来验证该控制策略,试验结果与仿真结果类似,表明集成控制系统满足设计要求.