履带式电动拖拉机驱动系统控制策略的研究

为提高履带式电动拖拉机工作效率,设计了一套整机驱动系统控制策略。其中,在正常工作模式下设计建立了模糊自调整PID控制策略,在失效模式下设计了跛行行车的控制策略。运用Matlab/Simulink对整机驱动系统各个模式的控制策略进行仿真研究。仿真结果表明:在运输模式下,拖拉机能够实现目标速度的跟踪,在犁耕工作模式下,拖拉机的速度脉动在可接受的范围内,且转矩补偿能够实现驱动阻力变化的跟踪;在跛行行车控制策略下,进入跛行行车模式之后,整机以固定速度运行,并且SOC下降速度明显变缓。     

双电机两挡驱动系统协同控制策略研究

基于某新型双电机两挡变速箱驱动系统,研究了能耗经济性双电机转矩分配策略以及工况适应性两挡变速箱换挡策略。针对经济性优化目标,挖掘行驶工况数据与双电机效率的互补特征,提高协同控制效率,实现车辆能耗经济性最优控制。针对瞬态最优策略的换挡频繁问题,提出了在线辨识工况特征参数的方法,实时调整变速箱换挡规律及双电机转矩分配策略。基于Matlab/Simulink仿真验证了双电机两挡驱动系统工况适应性协同控制策略的可行性及有效性。     

电动汽车电驱动系统机电耦合动态特性研究

为研究典型工况下电动汽车电驱动系统机电耦合作用机理,考虑永磁同步电机动态特性及齿轮传动系统非线性时变啮合特性,建立包括永磁同步电机动态模型和齿轮传动系统动力学模型的电动汽车电驱动系统机电耦合动力学模型。在此基础上,仿真分析稳态工况、冲击载荷工况、起伏路面工况等典型工况下电动汽车电驱动系统齿轮系统扭转特性和电机定子电流的动态响应特性。仿真结果表明:驱动电机与传动系统之间存在明显的机电耦合效应;电机定子电流会受到机械传动系统啮频和转频的调制;可以通过电机定子电流监测电驱动系统齿轮传动系统的啮合振动状态。研究结果可为电动汽车电驱动系统主动减振控制策略研究提供参考。     

基于滑转率的四轮轮边驱动客车电子差速控制策略

针对四轮驱动电动客车电子差速控制问题,考虑车辆转向过程中垂直载荷转移以及转向过程的横向稳定性,提出了以车轮滑转率为控制目标的电子差速控制策略,通过对4个驱动电机进行转矩调节以达到控制目标。在Carsim/Simulink联合仿真平台下进行离线仿真,经验证该策略可以根据不同转向工况对各个驱动电机转矩实时分配,将仿真结果与无电子差速策略的车辆仿真结果进行对比,相同转向工况下采用电子差速策略的车辆比无电子差速策略的车辆具有更好的差速效果和横向稳定性。在基于dSPACE/Infineon-TriCore搭建的硬件在环实验平台上进行半实物仿真,验证该电子差速控制策略的可靠性。     

基于工况的双电机参数匹配与控制策略研究

针对单电机直驱系统高效区利用不足的问题,以某款纯电动城市客车为例设计了一种同轴双电机系统,基于行驶工况分析进行参数匹配,根据电机高效区提出了基于规则的转矩控制策略。运用CRUISE和Matlab/Simulink软件分别建立整车模型和同轴双电机系统控制策略模型,进行动力性和经济性仿真。仿真结果表明:同轴双电机系统满足整车动力性要求,与单电机相比具有更好的经济性。     

强混CVT轿车模式切换控制

对一种并联式强混CVT轿车动力传动系统的工作模式及发动机、ISG电机和CVT的工作特性进行了分析。建立了各驱动模式的数学模型,对各驱动模式的工作区域进行了划分,制定了各驱动模式间切换的条件和行进中电机启动发动机的扭矩协调控制策略。利用Mat-lab/Simulink仿真软件建立了基于该控制策略的强混CVT轿车传动系统动力学模型,并进行了典型模式切换过程(电起机)的仿真研究。对行进中电机启动发动机过程进行了台架试验。仿真和试验结果均表明所提出的扭矩协调控制策略能有效减小该混合动力传动系统模式切换时的扭矩波动和冲击。     

基于转矩-转速模式切换的电机控制研究

转矩-转速模式在线切换过程中的过大电流变化率易对电机及控制器造成损害,为降低切换过程的电流冲击,提高转速同步的快速性和稳定性,以永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)为控制对象,提出了一种在电机模式切换过程中加入过渡过程使切换点后移的转速调节方法。过渡过程中仍采用转矩模式控制,基于对负载转矩的观测设计过渡过程的目标转矩,使电机模式切换点前后系统的转矩和转速保持一致,从而将系统状态平稳过渡到目标状态。仿真及试验结果表明:该方法可减少电机模式切换过程中的电流冲击,提高转速响应的快速性和稳定性。     

效率最优的混合动力客车控制策略研究

针对某款双行星排式混合动力耦合系统的城市公交客车为研究对象,分析动力耦合机构的工作特性,利用杠杆理论建立电机与发动机理想转矩分配数学模型,提出了基于动力传动系统效率最优能量管理策略;同时,结合模糊智能控制对动力耦合系统进行优化控制。在Matlab/Simulink中搭建整车控制策略模型,并在AVL/CRUISE环境下搭建整车性能仿真模型。仿真结果表明:在中国典型城市公交工况下,车速跟随较好,动力耦合系统各动力源协调工作,发动机工作在高效区间,且动力电池SOC能够稳定在设定的范围附近波动,与该城市公交车试验结果相比,节油率提高了23.4%,提升了燃油经济性。     

双桥独立驱动铰接车辆牵引力控制策略研究

为了满足我国自主研制井下辅助运输车辆的需要,依据铰接式特种车辆的结构特征,建立了整车七自由度动力学模型。针对双桥独立电驱动铰接车辆,以滑模控制的驱动防滑控制算法为基础,提出了双桥独立电驱动铰接车辆的驱动防滑控制策略。对所研究的控制策略在MatLab-simulink环境下进行了数值仿真验证,并且与直接使用前、后桥驱动电机输出等比例驱动转矩方式进行了比较。结果表明:转速差控制策略能够将车辆各轮胎的滑转率控制在期望值附近,避免了车轮打滑的发生,有效提升了车辆系统的驱动性能,为我国井下车辆关键技术的发展提供了理论储备和技术支持。     

基与Maxwell与Simplorer的三相异步电机绕组调速系统仿真

针对电动汽车电机驱动系统的宽调速范围要求,分析一种通过改变定子绕组等效匝数来拓宽三相异步电机调速 范围的方法,由于采用该调速方法在绕组切换过程中会引起电机参数突变,目前还缺乏有效的暂态过程分析手段,无法 应对可能的电流冲击、转矩波动甚至功率器件损毁等情况。本文基于场路耦合仿真的解决思路,重点讨论如何使用 M axwell与Simplorer软件工具对绕组切换的暂态过程进行联合仿真,解决其中9抽头电机建模、端部参数提取以及控制 环路设计等问题。研究表明联合仿真结果准确,可以作为有效分析的手段。     

电机效率最优的双电机汽车驱动扭矩分配控制策略

为提高前后轴分布式双电机电驱动汽车(DDEV)行驶中的经济效能,以某款双电机汽车作为研究对象,以前后电机效率最优为目标,提出了一种驱动扭矩分配策略,针对2电机工作时的协调控制进行研究。在Cruise软件中建立DDEV整车模型,与Simulink软件中搭建的策略模型进行联合仿真,在NEDC和WLTC循环工况下进行仿真测试。仿真结果表明,与前后电机驱动扭矩平分策略相比,使用文中提出的驱动扭矩分配策略的双电机汽车在2种循环工况下的电能消耗分别降低6.7%和4.5%,2电机在高效区间工作的占比分别提升12.4%和47.3%,整车电机在2种循环工况下的平均效率相应提升14.2%和17.8%,验证所提策略对提高车辆经济性能的有效性。     

电动汽车低速转向电子差速兼顾辅助转向控制

针对后轮独立驱动电动轮汽车转向差速控制技术,基于电动轮汽车低速转向特性,建立阿克曼转向差速模型。考虑电子差速控制对车辆转向的辅助作用,对电动轮汽车低速转向时电子差速兼顾辅助转向控制进行研究。仿真结果表明:基于阿克曼转向模型的转矩分配策略,不仅实现了基本的差速功能,对车辆转向行驶也有一定辅助作用。进行了电子差速控制实车试验,结果表明:控制策略能较好地应用于试验车辆。     

结合遗传算法的四轮毂电机电动汽车制动能量回收控制策略

以四轮毂电机电动汽车制动能量回收控制策略为研究对象,提高其制动能量回收效率为目标,确定其动力系统参数,建立四轮毂电机制动能量回收发电模型,并利用遗传算法求解多约束函数,根据遗传算法求解的发电效率模型结果以及轮毂电机制动能量回收影响因素制定能量回收控制策略;基于AVL cruise与Matlab/Simulink搭建制动能量回收控制策略联合仿真模型并区分不同的制动强度,分别在NEDC与CLTCP工况下对制动能量回收控制策略进行仿真分析。结果表明:在NEDC工况下,基于遗传算法的制动能量回收控制策略比AVL cruise的前后电机转矩平均分配控制策略多节约能量28 kJ;在CLTCP工况下,制动能量回收控制策略比AVL cruise控制多节省了3.15%的SOC。     

具有功率因数校正能力的驱动充电一体化拓扑研究

针对目前电动汽车永磁同步电机牵引系统和锂电池组充电系统相互独立的问题,提出了一种电动汽车驱动充电一体化拓扑结构。驱动模式下的电机驱动系统等效为一个三相逆变器,在充电模式下将永磁同步电机驱动模块和电机重构成锂电池组充电系统中具有功率因数校正能力的升压/降压变换器,即PFC(power factor correction capability)变换器,其中IPM(interior permanent magnet)电机绕组充当滤波电感。分析一体化拓扑驱动和充电工作状态以及IPM电机绕组在不同充电模态的数学模型、IPM电机转子位置角与电机绕组电感值的关系。采用功率控制方式,根据输入功率设定值,控制输入功率跟随输入功率设定值,使功率因数达到1。仿真及实验结果表明:本文所提出的一体化拓扑结构及控制策略在充电过程中具有良好的功率因数校正能力。     

电动轮汽车差动助力转向稳定性控制策略

在建立驾驶员模型、差动转向系统及整车机电系统耦合动力学模型的基础上,考虑了系统存在的不确定因素,分析了驱动转矩和横摆力矩之间的耦合关系。以理想横摆角速度为控制目标,研究了融合模糊逻辑和滑模变结构控制的电动轮汽车差动转向稳定性控制策略。通过模糊逻辑确定滑模趋近律在不同状态下的控制量,以补偿被控系统的不确定性和非线性的影响。仿真结果表明:所设计的稳定性控制器不仅可以有效地解决滑模变结构控制在高频下的抖振问题,而且在不同路面附着系数、不同车速以及侧向风的干扰下均能保证系统具有良好的稳定性。     

电动自卸车驱动电机直接转矩控制系统的实现

针对矿用电动自卸卡车交流驱动电机的特性,阐述了交流驱动电机采用直接转矩调速控制的方案。通过分析交流电机直接转矩控制的数学模型,介绍了交流电机直接转矩调速控制的原理,并采用XC164微控制器为主控单元,以交流电机为控制对象,实现了交流电机的直接转矩调速控制。     

采用键合图理论的HEV双行星排动力耦合机构功率流分析

针对双行星排式混合动力汽车由于动力耦合机构内部出现循环功率而导致的系统功率损失和传递效率下降现象,基于键合图理论,对双行星排式动力耦合机构进行优化设计。从双行星排式动力耦合机构功率传递路径和分配比重角度,分析系统循环功率流的产生机理,建立动力耦合机构不同驱动模式下的动力学模型。在此基础上,研究了各驱动模式下行星排特征参数对系统内部功率流的影响规律,确定了避免产生系统循环功率的一般条件,为双行星排式混合动力汽车动力耦合机构的优化设计提供了理论依据和参考。     

分布式驱动电动汽车横摆稳定性控制策略研究

针对某型纯电动汽车进行轮毂电机参数匹配设计,建立整车参数化模型;以横摆角速度和质心侧偏角偏差作为控制目标,基于滑模控制理论及罚函数法,提出整车横摆稳定性控制和轮毂电机转矩分配控制策略;选取双移线和鱼钩试验2种典型工况,与无控制和模糊PID控制策略进行对比分析,对控制策略进行仿真验证。结果表明:采用积分滑模控制策略后,双移线试验工况下,车辆横摆角速度最大值为0.17 rad/s,质心侧偏角最大值为-0.038 rad;鱼钩试验工况下,车辆横摆角速度最大值为0.23 rad/s,质心侧偏角最大值为0.049 rad,均小于未加控制时车辆的状态参数,所提出的整车横摆稳定性控制策略能够有效对车辆进行横摆稳定性控制,降低车辆失稳机率。     

同轴双电机耦合系统功率平衡研究

双电机同轴硬联运行时,2台电机速度被强制同步,由于2台相同电机参数略有差异,导致功率分配不平衡,针 对这一问题提出了基于直接转矩控制的双电机主从模糊控制系统。基于功率平衡要求,通过MATLAB仿真分析双电机 运行负载分配情况,提出双电机功率平衡运行条件。根据直接转矩控制,使用主从控制和传统PID设计的系统基本上解 决了功率不平衡问题,但其动态性能不佳。为了改善动态性能,设计了“模糊参数自整定PID”控制器。仿真结果表明, 该系统最终达到了功率平衡,有效防止双电机同轴运行时1台电机负载过大的问题,而模糊参数自整定PID与传统PID 控制的系统相比,可以提高功率跟踪的动态性能。     

新型履带式管道机器人变径机构动力学分析与仿真

为提高履带式管道机器人的驱动效率与管道适应性,基于升降机式与滚珠丝杠螺母副式变径机构,提出了一种滚珠丝杠螺母副三角升降式变径机构。设计了变径机构并阐述了其工作原理。通过对变径机构动力学分析与基于虚功原理的驱动特性分析,确定影响驱动电机输出转矩大小的主要参数。利用多体动力学仿真软件ADAMS建立一组变径机构模型并对其进行了动力学仿真分析。仿真结果表明了电机输出转矩与支撑角间的变化关系,为选取合适的电机转矩与支撑角变化范围提供了理论依据。