电动轮汽车电液复合ESP的协调控制研究

传统车辆的车身电子稳定系统(Electronic Stability Program,简称ESP)通常采用液压系统进行控制,液压控制虽有承载能力大的优点,但其在动态响应性能上存在局限性。针对纯液压ESP在动态控制上的不足,鉴于轮毂电机具有优秀的动态控制性能,从提升车辆ESP性能这角度出发,在电动轮汽车上开展电液复合ESP的协调控制方法研究。应用Matlab/Simulink和Car Sim两软件分别建立了电动轮汽车的理想二自由度参考模型、Car Sim整车模型、轮毂电机模型、失稳状态判断模型、双层控制器模型,在双移线行驶工况下,分别对无ESP、纯液压ESP、电液复合ESP这三类情况进行联合仿真。仿真结果对比后表明:在电动轮汽车上,电液复合ESP比无ESP及纯液压ESP具有更佳控制效果,如横摆角速度响应精度提升15%以上,响应速度缩短27%,车轮滑移率保持在比较合理的范围内(低于20%),防滑性与行驶安全性更好。此项研究将为电动轮汽车电液复合ESP的协调控制进一步研究提供理论依据。     

基于系统效率优化的电液复合制动协调控制

为了进一步提高混合动力汽车电液复合制动系统协调性能和制动能量回收率,以一款新型双电机插电式混合动力汽车(PHEV)为研究对象,针对电机制动系统和液压制动系统工作特性的不同,提出符合其电液复合制动系统耦合工作特性的制动能量分配与控制策略。在保证制动安全性的前提下,以最大程度利用电机再生制动力为目标,建立电机损耗模型及可动态控制压力的液压制动系统模型,模拟实际电液复合制动系统的工作特性,通过控制电机制动系统电流实现损耗最小,并且调节速比实现电机与无级变速器(CVT)联合工作效率最优。利用比例-积分-微分(PID)控制调节液压制动系统高速开关阀,实现轮缸压力动态协调控制。制定基于阈值实时优化的制动力分配策略及基于制动强度修正的协调控制策略,利用MATLAB/Simulink和AMESim仿真平台对电机、液压制动系统及传动系统建立整车动力学模型,通过对连续制动及制动突变等制动工况进行联合仿真试验验证该控制策略的性能。研究结果表明:该控制策略可充分发挥双电机制动回收系统的优点,大幅提高制动能量回收率,有效兼顾汽车的制动安全性和平顺性,减小制动力波动;初速度为60 km/h,制动强度由0.6突变至0.3时,最大冲击度由93.36下降为17.52 m/s~3,满足汽车平顺性的要求;在城市车辆排放测试(UDDS)循环工况下,实际能量回收功率最高可增加0.32 kW。     

汽车防抱制动系统仿真及控制逻辑分析

根据汽车制动过程动力学方程和液压制动系统防抱制动工作原理,建立了以车轮减速度、加速度和参考滑移率共同控制的汽车防抱制动仿真模型,分析了控制门限选择及其对系统性能的影响最后,将仿真结果与试验值对比,验证了仿真程序．     

三轴重载汽车自寻最优制动及硬件在环验证

为了提高三轴重载汽车的制动安全性能,搭建了制动动力学模型,基于TruckSim建立了三轴重载汽车整车模型.在对Burckhardt"轮胎-路面"模型和以往自寻最优制动理论研究的基础上,设计了应用于整车模型的三轴汽车自寻最优ABS控制器.采用硬件在环实验的方法,在高附路面、低附路面和对开路面3种工况下验证了控制器的可行性,加入传统ABS作为比较.实验结果证明,在3种工况下,自寻最优ABS将车辆控制在不同的滑移率下,低附路面下的制动效果最明显,制动时间减少0.96s,制动距离减少2.77m,横摆角速度峰值减少1°/s,说明自寻最优ABS可以自动搜索车辆当前路面下的最优滑移率,提高了三轴重载汽车的制动性能和制动过程中的稳定性.     

基于一体式制动主缸的电液复合制动系统仿真

为了能更多地回收制动能量并改善汽车制动性,设计了一种新型的采用一体式制动主缸总成的电液复合制动系统,根据性能要求和国家标准确定系统中主要组成部件的参数。基于该系统的结构和工作原理,利用AMESim软件搭建系统液压部分的模型,并利用Simulink软件建立整车模型和系统控制逻辑,其中系统控制逻辑主要包括制动力分配逻辑、制动轮缸压力精确控制方法及再生制动系统与防抱死制动系统协调控制策略.最后以联合仿真的形式验证了该电液复合制动系统的必要功能,说明该系统具备良好的可实现性.     

汽车防抱制动系统制动时的车速计算

汽车ABS系统中，滑移率是主要控制参数，制动时车速是确定车轮滑移率的基础。通过轮胎制动模型，对于有稳定压力源ABS的系统，在结构和调压方式确定时，能建立制动轮缸的等效压力函数，通过车轮地面制动力和整车动力学方程求解整车的平均减速度和车速。     

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。     

分布式电驱动汽车AFS与电液复合制动集成控制

针对分布式电驱动汽车,以实现车辆主动安全性同时兼顾制动能量回收为目标,提出一种主动前轮转向(AFS)与电液复合制动集成的控制策略.AFS控制器采用滑模变结构控制,滑移率控制器采用滑模极值搜索算法,基于分层结构(上层为期望制动力矩计算模块,中层为考虑执行器带宽的动态控制分配模块,下层为电机与液压复合执行器),并考虑位置与速率约束.转向制动时,考虑车辆纵向动力学对侧向动力学的影响,引入前轮转角对滑移率控制律进行了修正.在MATLAB/Simulink中建立七自由度整车模型,对控制算法进行了验证.结果表明:分离路面直线制动时,所提出的控制策略可以同时保证制动能量回收和制动方向稳定性;转弯制动时,可以更好地跟踪理想横摆角速度,提高了车辆的侧向稳定性.     

汽车主动悬架与防抱制动系统分层集成控制研究

在考虑汽车主动悬架系统(ASS)与防抱制动系统(ABS)之间相互影响的情况下,基于汽车7自由度整车模型,设计了一个分层集成控制系统.底层包括2个子系统的控制器:主动悬架控制子系统采用最优预见控制策略,防抱制动控制子系统采用逻辑门限值控制策略;上层控制器对2个子系统控制器进行协调控制,以改善汽车在制动情况下的整体性能.仿真实验结果表明,在分层集成控制情况下,汽车主动悬架性能和制动性能均有所改善,为解决因2个子系统间相互影响而使汽车性能变坏的问题提供了一种方法.     

汽车主动悬架与ABS系统联合控制研究

文章建立了7自由度的半车模型、液压制动模型及白噪声路面模型,基于实用的PID控制器,将汽车主动悬架与ABS系统进行了联合控制。悬架控制系统既以改善悬架性能为调节目标,又以车轮滑移率在最优时车轮法向反力达最优为调节目标;ABS系统以车轮滑移率达最优,制动性能提高为调节目标。仿真实验表明,在联合控制情况下,汽车悬架的性能指标、制动性能较之两系统单独控制的情况均有明显改善与提高。     

考虑侧向稳定性的分布式电驱动汽车制动滑移率控制

针对分布式电驱动汽车在复杂路面紧急制动时引起车轮突然滑转或抱死而导致的车辆失去转向能力甚至甩尾的问题,提出了一种考虑车辆侧向稳定性的电液复合制动滑移率控制策略。滑移率控制采用了滑模极值搜索算法,基于分层结构,即上层为期望制动力矩计算模块,中层为考虑执行器带宽的动态控制分配模块,下层为电液复合执行器,同时还考虑了位置和速率约束且应用主动前轮转向(AFS)系统补偿侧向稳定性。基于MATLAB/Simulink建立了7自由度整车模型,在分离路面典型制动工况下对控制算法进行了验证。结果表明:所提控制策略可以有效减小制动距离,保证车辆侧向稳定性;滑移率控制器可以自适应于路面附着系数的变化。     

ABS整车布置方式对制动性能的影响

为分析防抱死系统的不同控制方式对整车制动性能的影响,基于滑移率的智能权函数模糊防抱死控制思想建立防抱死系统数学模型．通过Matlab／Simulink模决,建立了采用不同ABS控制方式的整车系统模型．利用该模型针对特定的工况进行了整车制动性能的仿真,并给出了ABS的布置方式．结果表明：独立和高选控制的布置方式能够充分利用路面条件进行制动,但车辆的稳定性被破坏;而低选控制方式的制动效能不及上述两种布置方式,但能保证车辆有较好的制动稳定性．     

汽车解耦式电液复合制动系统设计及应用

解耦式电液复合制动系统可以提高新能源汽车的刹车性能,从而提高安全性。该系统由制动踏板、一体式制动主缸、液压调节单元、电动机及其控制器、传动系统、复合制动控制单元、制动板等组成。     

汽车防抱自适应模糊控制方法

为了改善制动防抱系统的制动性能和制动踏板感觉，提出了一种基于相对滑移率和相对车轮加速度的汽车防抱自适应模糊控制方法，利用dSPACE快速控制原型系统将该方法在实车控制中予以实现，并进行了实车试验。试验结果表明，该控制方法能够达到理想的控制效果，轮速和轮缸制动压力波动幅度比传统控制方法（逻辑门限控制方法）减小了50％，且没有出现制动抱死现象。     

基于虚拟样机技术的重型汽车ABS模糊控制研究

 在ADAMS/Car中建立三轴重型载货汽车的虚拟样机模型,包括前后悬架、动力总成、转向系统、稳定杆、制动系、轮胎及车身,同时还考虑了轮胎、悬架弹簧、减振器等部件的非线性.利用Matlab/Simulink建立了基于滑移率的防抱死制动系统ABS模糊控制系统.分别在高附着路面、低附着路面及分离系数路面上进行不同载重下的直线制动仿真,计算汽车制动时的动态特性,并与无ABS的常规制动进行比较.结果表明,本文设计的基于滑移率的ABS模糊控制策略对于重型汽车具有良好的控制效果,使车轮的滑移率控制在最佳滑移率附近,防止了车轮的抱死,在制动距离、制动时间及制动稳定性方面都有较突出的优势.     

附着系数-滑移率曲线的测定

汽车防抱死制动系统（ABS）控制需要道路附着系数-滑移率曲线。基于车轮和整车的动力学方程,提出一种针对特定车型的轮胎道路附着系数-滑移率曲线测定方法。     

汽车ABS在对开路面上的弯道制动性能

研究汽车ABS在对开路面上的弯道制动性能,建立汽车ABS弯道制动的四轮车辆动力学模型.在该动力学模型基础上,针对内侧低附着外侧高附着、外侧低附着内侧高附着两种对开路面,分别对汽车ABS弯道制动中使用的几种典型滑移率控制方法的制动性能进行了分析比较,提出了在两种附着条件对开路面上提高汽车ABS弯道制动性能的对策.     

电动轮汽车转矩矢量控制系统试验平台

电动轮采用安装在车轮内部的轮毂电机直接驱动汽车行驶,实现了驱动转矩与电制动转矩独立可控。针对目前电动轮汽车的系统耦合程度高、轮毂电机匹配复杂等问题,提出了一种转矩矢量控制系统(TVCS),其结构与整车其他系统相互独立,构成电动轮汽车的动力总成。设计了转矩矢量控制系统的网络拓扑结构及矢量控制器的软硬件架构。通过对原型车底盘系统的设计与校核,获得了搭载转矩矢量控制系统的电动轮汽车试验平台。实车单移线试验结果表明:转矩矢量控制系统能有效保证整车通信负载率,便于轮毂电机集成;试验车实现了基本功能,为转矩矢量控制算法的研发与优化提供了测试平台。     

基于最小二乘支持向量机的防抱死制动控制方法

以车轮参考滑移率和角加速度作为输入向量,以制动轮缸的制动压力作为输出向量,设计了基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)的汽车防抱死制动系统(ABS)控制器,利用支持向量对控制器进行训练得到控制器的参数.设计了包括输入层、控制层和输出层的汽车防抱死控制系统,系统以各轮的速度作为输入向量,经过控制层的运算得到各轮的制动压力,然后采用PwM(pulsewidth modulation)方法控制轮缸压力,进而实现防抱死控制.搭建了汽车ABS测控系统,参照国际标准,在不同条件下进行道路试验.试验结果表明,基于LS-SVM的汽车防抱死制动控制方法具有良好的制动平稳性和自适应性,是一种有效的新的ABS控制方法.     

汽车制动防抱死系统（ABS）制动控制过程分析

通过对汽车ABS在各种路面和行驶状态下制动控制过程的分析,表明采用逻辑门限值控制方式,以车轮减速度、加速度及滑移率为控制参数的ABS,具有路面自动选择功能,能依据路面附着系数的变化情况实施不同的控制,提高汽车的制动效能和方向稳定性.