4WD电动车的滑转率识别及防滑控制

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防滑控制策略的关键.文中针对双转子电机四轮驱动电动车的特点,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附着率-滑转率曲线的斜率,以对路面附着状况进行准确评估.然后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限度地利用附着系数的能力,获得最佳的驱动防滑控制效果.     

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.     

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.     

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.     

基于模糊DSMC的全轮独立电驱动车辆滑转率控制

针对全轮独立电驱动车辆滑转率控制中的振荡问题,提出了一种基于模糊动态滑模(DSMC)理论的控制方法.在对滑转率进行准确估计的基础上,采用模糊方法实时调节动态滑模的滑模面构成参数及滑模趋近律,从而获得光滑平稳的电机转矩输出,以实现独立电驱动车轮的防滑控制.结果表明: 该方法有效消除了常规滑模方法易出现的振荡现象,提高了滑转率控制对系统不确定参数的适应性和鲁棒性.     

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.     

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。     

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.     

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.     

基于滑模观测器的电动汽车最大牵引力估计

为实现双电机四轮驱动电动车在不同路面的最大驱动力, 提出了基于LuGre摩擦动力学模型和滑模观测器(SMO： Sliding Mode Observer)的牵引力控制策略。利用LuGre动力学模型中反应路面条件的参数θ, 实现路面条件在线辨识。通过SMO对电动汽车在纵向行车工况下、 轮胎小滑移率时, 主动估计路面条件参数θ, 进而估算其最佳滑移率, 获得路面可提供的最大牵引力。同时采用动态饱和非线性控制策略限制电机的最大输出力矩, 保证电动车在不同路面条件下防滑行驶。仿真实验表明, 基于滑模观测器的最佳滑移率估计方法可在不同路面条件下提供电动汽车最大牵引力, 对汽车行驶的主动安全性有重要意义。     

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。     

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。     

驱动轮角加速度增益系数特性研究

研究驱动轮角加速度增益系数特性.通过分析车轮滑转过程中的参数变化,针对车辆路面识别提出了角加速度增益系数的概念,对比研究了其与附着系数相对滑转率的变化规律,并进行了实车试验验证.结果表明,角加速度增益系数与附着系数在驱动轮滑转过程中呈一致性变化,存在峰值并对应相同的最佳滑转率.     

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.     

基于蚁群算法寻优的电动轮汽车牵引力PID控制

提出了一种基于蚁群算法优化PID参数的控制策略,并应用于电动轮汽车的牵引力控制.文中提出了一种易于工程应用的方法来实时估计车辆的状态参数,设计模糊控制器计算出最佳滑转率,将ACO应用到牵引力PID控制器中从而实现对车轮转矩的调节,并在搭建的电动轮汽车中进行实车测试.结果表明,所制定的控制策略可以满足要求,抑制了车轮的过度滑转.     

汽车ESP系统模型和模糊控制仿真

汽车电子稳定系统（electronic stability program, ESP）是行驶车辆的一种主动安全系统。它综合了制动防抱死系统,驱动力控制系统和横摆力矩控制系统使行驶车辆的安全性得到很大地提高。建立了七自由度整车模型、magic formula 轮胎模型以及车辆参考模型,采用车辆质心侧偏角的状态差异法,应用模糊控制理论设计了质心侧偏角反馈控制器,将建立的模糊控制器模型和汽车动力学模型组合起来,并通过前轮转角阶跃输入和正弦输入,在常见的易于失稳的湿滑路面上对典型工况进行仿真。结果表明：所设计的控制器可以很好地控制汽车的横摆角速度和质心侧偏角,提高了车辆的稳定性。     

电动汽车横摆力矩拉盖尔函数模型预测控制

针对后轮轮毂电机驱动电动汽车横向稳定性的控制问题,建立了分层控制结构。上层控制器基于拉盖尔函数模型预测控制理论,跟踪理想横摆角速度,同时考虑附加横摆力矩约束,得出附加横摆力矩需求;下层控制器以后轮轮胎利用率为目标函数,考虑轮胎附着约束和执行器约束,通过求解二次规划问题将附加横摆力矩分配到两个后轮。选取前轮转角阶跃输入和双移线2种工况,利用Carsim与Matlab/Simulink进行了联合仿真,仿真结果表明:在高附着路面条件下,所设计的控制方法减小了汽车瞬态响应的反应时间和超调量,提升了汽车瞬态响应的品质;在低附着路面条件下,所设计的控制方法使汽车能跟踪理想横摆角速度,避免汽车转向失稳。     

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%。