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%.      

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.     

有记忆非线性信道的自适应估计

利用非线性差分方程作为有记忆非线性信道的估计模型。根据正交估计原理和快速正交算法,利用非线性信道的输入和输出序列可以迅速估计出该差分方程的基向量和权系数。我们提出的非线性信道估计器的结构使其具有较好的自适应能力。模拟结果表明,对弥散非线性电话信道的估计均方误差小于0.05;对有较强非线性失真的信道,则具有更好的估计性能。实际的运算量可以减少到50％。     

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.      

分布式电动汽车质量与行驶状态估计

为了更精确地获取分布式电动汽车行驶过程中的关键参数及相关状态信息,本文提出了一种递推最小二乘法与双容积卡尔曼滤波算法相结合的估计方法,并基于三自由度非线性整车动力学模型,借助Carsim-MATLAB/Simulink平台进行了联合仿真与实验分析,结果表明,该算法能实时准确地估计车辆参数与行驶状态,满足车辆主动安全控制...     

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.     

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.     

轮毂电动机驱动电动汽车自适应巡航系统控制策略

以轮毂电动机驱动电动汽车为研究对象,采用分层控制策略提出自适应巡航系统,结合上层模型预测控制器与下层PID (proportion integral differential)控制器,针对复杂的纵向跟随工况,对轮毂电动机输出的驱动力矩进行精确控制.提出基于前车加速度的可变车头时距策略,利用模型预测控制算法(model predictive control, MPC)求解本车期望加速度的上层控制器,利用PID算法求解整车前后轴驱动力矩,并输入到轮毂电动机的下层控制器,实现前后轮驱动力矩分配,最终实现车辆纵向自适应巡航.建立联合仿真模型,针对匀速前进、紧急制动、城市循环工况等场景,对所提出的自适应巡航分层控制策略进行验证,结果表明：所提出的自适应巡航系统控制策略针对纵向复杂行驶工况的跟驰效果良好,跟驰过程中车间距误差较小,加速度变化与电动机驱动转矩变化可以较好地进行同步与响应.     

基于自适应观测器的非线性时滞系统故障检测与估计

针对具有模型不确定性、时滞现象的非线性动态系统的执行器故障,在某些假定的条件下,采用自适应观测器建立有效的残差信号,实现对系统故障的检测和估计,且利用Lyapunov理论对自适应观测器的设计进行了分析,获得了相应的自适应调节规则.仿真例子验证了提出方法的有效性.     

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.     

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.      

电动汽车电机驱动系统分布参数对传导电磁干扰影响研究

构建了电动汽车电机驱动系统传导电磁干扰测试平台,研究电动汽车电机驱动系统带载工况下分布参数对传导电磁干扰的影响.通过测试比较电机驱动系统带载工况下和空载工况下产生的传导电磁干扰,分析系统高低频差模干扰和共模干扰的传播路径,建立相应的等效电路,在频域内分析了传导电磁干扰产生的机理和分布参数对传导电磁干扰的影响.测试结果表明,适当增大电机控制器内部功率器件对地分布电容和直流动力线缆对地分布电容可减小系统产生的高频传导电磁干扰.      

混合电动阵及其电气驱动系统

混合电动车是电动车和传统汽车相结合的产物，具有减少废气排放，降低油耗等优点，是21世纪汽车工业发展的新方向。介绍了混合电动车的相关情况，讨论了混合电动车动力系统的基本框架、电力驱动的基本类型以及它们的特点和国内外发展现状，分析了决定混合电车驱动性能和控制性能的部分关键技术。     

多轴机电复合分布式驱动车辆转向半径模式控制策略

基于对多轴轮式车辆的最小转向半径战技指标的要求,提出了一种适用于多轴机电复合分布式驱动车辆的最小转向半径控制系统,并详细介绍了该模式下的整车控制策略,当车辆以大前轮转角低速转向时,后两桥驱动电机产生“外正内负”的力矩辅助车辆转向从而减小最小转向半径.为验证系统性能,文中建立了包含车体纵向速度、侧向速度、横摆角速度及8个车轮旋转的11自由度整车动力学模型,并采用Gim轮胎模型表达了轮胎的非线性力学特性.虚拟样机仿真的结果表明,在该控制策略下,车辆的最小转向半径可减小10.31%,转向机动性能得到大幅度提高.      

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%。     

新型双桥驱动混合动力汽车设计及仿真

 针对目前混合动力汽车结构较为复杂的问题,提出了一种新型的双桥驱动模式。通过对某汽车进行牵引力耦合式混合驱动系统设计,使之成为双轴驱动混合动力,并可简单切换汽车的工作模式。建立了双桥驱动的混合动力汽车模型,并通过AVL-Cruise仿真得到了混合动力汽车的爬坡度、加速时间、耗电量、油耗和发动机工作点分布。仿真结果表明,牵引力耦合式混合动力驱动系统可以使发动机和电机均工作于高效区,提高了燃油利用率,节能、减排优势明显。     

分布式电动车的线性自抗扰稳定性控制策略

为研究分布式电动车的操纵稳定性控制策略问题,将直接横摆力矩控制器设计为2个一阶线性自抗扰控制器,用于计算车辆维持稳定所需的横摆力矩。在转矩分配方面,根据路面附着和车辆状态调节目标函数的权值,采用二次规划算法计算得到电机输出转矩。应用硬件在环仿真平台进行了正弦迟滞和正弦递增实验,实验结果表明分布式电动车的操纵稳定性控制策略能够提高车辆的操稳性能,使得控制变量能够紧密跟踪期望值。      

纯电动汽车驱动电机参数匹配与仿真

通过分析纯电动车整车动力系统的结构特点及纯电动汽车对驱动电机的要求,从汽车行驶动力学出发建立了纯电动汽车电动机性能参数的数学模型, 探讨总结了电机基本特性参数的设计方法. 整车动力系统仿真实验结果表明,最高车速为48.6 km/h,常规车速为35.2 km/h,0～40 km/h加速时间为15.2 s,最大爬坡度为19.7%,满足设计目标,从而验证了该方法的正确性和可行性.