开关磁阻式轮毂电机驱动电动汽车悬架系统振动抑制

针对开关磁阻式轮毂电机驱动电动车非簧载质量大幅增加,以及开关磁阻电机转矩波动产生垂向振动,与路面激励一起影响车辆的平顺性及车轮抓地性能等问题,提出频率滤波加权控制算法以改善车辆平顺性及车轮动载荷。建立了同时考虑电机转矩波动及路面不平度双重激励的动力学模型,分别以Sky-hook和Ground-hook为平顺性及车轮动载荷控制理想参照,设计频率滤波加权函数,使系统在激振频率接近车身固有频率的频带内以改善平顺性为主,而激振频率在接近车轮固有频率的频带内以提高车辆附着安全性为主。仅电机转矩波动、电机转矩波动与路面不平度双重激励等工况下的仿真结果表明:所提出的频率滤波加权控制算法具有良好的路面适应性,能有效降低车身加速度及车轮动载荷,改善车辆的行驶平顺性及附着安全性。     

轮毂电机电动汽车空气悬架阻尼GA-LQR控制研究

针对轮毂电机驱动电动汽车因电机内部不平衡电磁力引起的负面振动加剧等问题,提出一种基于遗传算法的线性二次型调节器(GA-LQR)的空气悬架阻尼控制方法。建立包含轮毂电机和空气悬架系统的轮毂电机驱动电动汽车8自由度半车动力学模型,并进行实车试验验证模型;仿真分析路面激励和不平衡电磁力两者对电动汽车垂向振动的影响;根据最优控制理论提出LQR控制策略,并通过遗传算法对LQR控制中的加权矩阵Q和R进行全局搜索优化,构建了GA-LQR阻尼控制器。仿真结果表明：相较于被动悬架和LQR控制的空气悬架,基于GA-LQR控制的空气悬架对电动汽车各评价指标的改善效果明显,可有效抑制轮毂电机因偏心引起的不良振动,极大地提高车辆的乘坐舒适性。     

轮毂驱动电动车的电磁混合悬架控制研究

轮毂驱动电动车由于采用电机分布式的布置形式,造成整车非簧载质量增加,会引起车辆安全性和整车平顺性的恶化。为此,提出一种基于电磁混合控制方式的电磁悬架。以直线电机为作动器,采用主动控制与半主动控制相结合方法对整车平顺性进行改善。系统中轮毂电机采用悬置式结构,相当于一个动力吸振器,能有效分担轮胎受到的路面垂向激励。仿真分析各质量系之间的传递特性和各性能指标(车身加速度、轮胎动载荷)的幅频特性。仿真结果表明:采用悬置式结构的悬架系统在频域内能够有效抑制车轮型共振峰,并使车轮型共振频率延后至12.8 Hz附近,避免落在人体最敏感区段4~12.5 Hz,同时轮胎动载荷均方根值下降13%。在此结构基础上,以改善车辆平顺性为目标,对直线电机采用天棚控制策略。结果表明:与传统悬架相比,车身加速度降低19.8%,改善了车辆平顺性。最后,在单通道台架上进行了试验,验证了悬置式结构和天棚控制策略的可行性。     

非簧载质量和轮毂电机偏心对轮毂电机驱动电动汽车平顺性的影响

以某电动汽车(EV)为研究对象,构建了8自由度车辆动力学模型,并通过频域及时域分析探究非簧载质量增加对车辆平顺性评价指标的影响。考虑到轮毂电机因制造安装误差等原因而产生不平衡磁拉力,为探究其对车辆平顺性的影响,在ANSYS Maxwell软件中分别建立外转子永磁无刷直流轮毂电机静态偏心和动态偏心的模型,研究轮毂电机偏心情况下不平衡磁拉力特性,并在时域内分析轮毂电机驱动电动汽车在路面及轮毂电机不平衡磁拉力耦合激励下的平顺性。分析结果表明:非簧载质量增加和不平衡磁拉力导致轮胎动载荷明显增加,但座椅垂向加速度没有明显变化。     

半主动空气悬架的神经模糊控制

以带附加气室容积可调空气悬架的整车为研究对象,首先建立附加气室容积可调空气弹簧模型,并将该模型以弹簧力形式引入整车,然后设计以平顺性指标为主导地位的综合目标函数及约束条件。采用改进遗传算法对该目标函数进行逐段优化,同时得到不同工况下前悬架和后悬架模糊控制器的最优输出数据。最后将该输出数据作为导师信号供神经网络学习,从而建立整车半主动空气悬架的T-S型神经模糊控制器。仿真结果表明:在不同行驶工况下,相比被动空气悬架,采用神经模糊控制的半主动空气悬架的行驶平顺性显著提高,且满载时的改善效果优于空载。     

轮毂电机混合动力汽车硬件在环仿真研究

以轮毂电机混合动力汽车为研究对象,基于整车ADVISOR后向仿真模型,研究了整车硬件在环仿真平台的搭建方法。通过增加驾驶员模型以及修改整车后向仿真模型中部分部件模型,构建了基于Matlab/Simulink的整车前向仿真模型。利用TargetLink将控制策略模型下载至控制器实物中,以整车前向仿真模型为基础进一步建立被控对象模型,搭建轮毂电机混合动力汽车硬件在环仿真平台,并对控制策略进行了硬件在环仿真。硬件在环仿真结果与ADVISOR仿真结果相比,存在1. 8 s的响应延迟,但仿真数值基本吻合,表明了所搭建硬件在环仿真平台的有效性,为基于后向仿真模型的整车硬件在环仿真平台快速搭建提供了理论依据。     

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。     

基于深度强化学习的轮毂电机驱动电动汽车垂向振动控制

轮毂电机驱动电动车作为分布式驱动的一种理想的解决方案,对于缓解能源问题具有重要意义,然而当轮毂电机引入轮毂时,其平顺性会恶化。为解决轮毂电机电动汽车平顺性问题,建立了考虑座椅、车身和簧下质量振动特性以及主动与半主动悬架时间迟滞因素的三自由度轮毂电机电动汽车的1/4车模型,并基于深度强化学习算法对轮毂电机驱动电动汽车通过主动悬架进行垂向振动控制。在此基础上,对轮毂电机驱动电动车在随机路面与减速带路面下行驶的情况进行训练,进而对其训练案例的控制效果进行测试,并将之与被动悬架和天棚阻尼控制策略的控制效果进行对比,最后对轮毂电机驱动电动车在随机路面的基于深度强化学习主动悬架控制策略进行泛化能力测试。结果表明,对于训练与泛化测试案例,针对轮毂电机驱动电动车的垂向振动控制,基于深度强化学习的主动悬架控制策略所产生的控制效果均优于被动悬架与天棚阻尼控制策略。     

磁流变半主动悬架的史密斯预估-LQG时滞补偿控制方法

为提高磁流变半主动悬架时滞补偿效果,设计一种史密斯预估-LQG(SLQG)时滞补偿控制器。首先,建立含时滞的1/2车四自由度磁流变半主动悬架模型,利用LQG控制求取理想控制力,并在此基础上利用史密斯预估器对时滞进行补偿,使得磁流变减振器输出的阻尼力逼近理想半主动控制力。其次,分析了不同时滞情况下,无时滞补偿措施的LQG(无措施LQG)控制和SLQG控制的控制效果。最后,以无措施LQG控制以及被动控制作为比较对象,通过仿真实例验证了SLQG控制具有较好的磁流变半主动悬架时滞补偿效果。     

基于轮毂电机电动车的横向稳定性控制研究

选取具有独特性能和优势的电动车作为研究对象,采用轮毂电机加上液压系统进行动力输出,设计稳定性控制器对车辆的横摆稳定性进行控制。通过分层结构的控制器对横摆力矩进行控制,利用电液协调系统调节,增强其横摆稳定性。经研究,设计的基于滑模控制横摆稳定控制器以及电液协调系统对车辆横向稳定性有很大提升。从仿真结果来看,对于质心侧偏角和横摆角速度控制效果很好,车辆抗失稳能力有很大提升,证明了电液协调系统和滑模控制的可靠性。通过NI硬件在环系统对所设计控制器进行验证,证明了其有效性和实时性。     

步进电机细分驱动系统设计

为了提高步进电机的运行精度,消除或减小振动现象,文章基于细分驱动技术,以单片机ATmega128为核心,应用恒流斩波PWM发生电路和H桥功率驱动电路设计了步进电机的驱动系统。系统控制参数通过上位机设定,以串口通信传给单片机。实验结果表明：电机运行平稳,振动噪音小,转矩大,精度高,系统具有良好的应用前景。     

新型软磁材料的轴向磁通轮毂电机特性研究

针对定子无磁轭轴向磁通电机(YASA)独特的磁化特点,分别比较了非取向钢、取向钢以及软磁复合材料(SMC)用于定子铁芯时YASA电机的电磁与热性能。以某台车用直驱轮毂电机为研究对象,建立分析模型,对3种软磁材料的物性进行对比研究;在此基础上,通过2D等效模型分析了3种定子材料电机的磁化特性,通过3D有限元仿真方法研究了材料对电机的气隙磁密、反电动势、输出转矩、饱和特性、定子铁损、电机效率等参数的影响;通过流体热仿真得出3种电机的温度场分布;最后,采用取向钢材料作为YASA电机定子并做出样机,实验测试结果表明：实验结果与仿真结果具有较好的一致性。     

永磁轮毂电机的磁热双向耦合方法研究

分析我国粮食进口及价差驱动特征,并利用门槛回归模型分品种实证检验国内外粮食价差对粮食净进口量的影响,研究发现,我国粮食存在一定程度的过度进口,其根本原因是我国粮食生产成本高、缺乏竞争力;价差不仅对稻谷、小麦和大豆的净进口量变化具有显著影响,且对稻谷和小麦净进口量的影响具有门槛效应;价差对各粮食品种净进口量的影响并不相同,这可能与粮食品种本身的价格水平、贸易状况、贸易政策及国际竞争力等因素密切相关。     

基于水冷冷却方式的轮毂电机温升对比分析

针对内、外转子轮毂电机结构不同使电机受水冷方式的冷却效果不同,对两种电机在部件参数相同条件下进行温升对比。分析不同浓度的乙二醇水溶液对内、外转子轮毂电机各部件温度的影响程度。结果表明:内、外转子轮毂电机采用水冷方式可以有效降低电机部件温度,但在冷却后,电机中相同部件温度分布和温差情况不同; 4种不同浓度的乙二醇冷却水均可降低内、外转子轮毂电机的各部件温度,但冷却效果不同。通过有限元计算结果与实验数据对比发现,2不同结构电机的计算结果与实验结果吻合度较高,验证了有限元分析的正确性。     

功率步进电机的细分驱动

随着数字控制技术、微电子技术的发展和微型计算机的普及与应用,作为步进电机驱动技术重要分支之一的细分驱动技术的研究与应用显得日益重要了。本文对功率步进电机细分驱动技术作了较全面的理论分析,并给出了步进电机步距角均匀细分获得较高的细分精度的运行条件。     

轮毂电机电动汽车再生-液压复合制动系统协调控制策略

为保证制动过程中轮毂电机电动汽车的制动控制效果,充分利用电机再生制动控制精准高、响应迅速的优势,对再生-液压复合制动系统的制动性能进行了数学建模与仿真分析。首先,建立了包含再生-液压制动复合制动系统的单轮纵向动力学模型;其次,考虑驾驶员制动需求和路面条件,提出可用于3种典型制动工况(轻度、中度和重度制动工况)下的复合制动系统协调控制策略;最后,在Matlab/Simulink软件中模拟3种典型制动工况下采用所提出协调控制策略的汽车制动过程。仿真结果表明:所提出的控制策略能满足驾驶员制动意图,在充分利用电机控制精度高和响应时间短的优势的前提下,保证轮毂电机电动汽车的制动控制效果。     

汽车悬架对行驶平顺性的影响

建立了二自由度1/4汽车悬架物理模型,针对该模型建立了振动微分方程和传递函数。使用MATLAB/simulink模块绘制了模型的Nyquist图和Bode图,分析了模型的动态特性。对汽车行驶过程中的振动原因做了分析。运用ADAMS软件分析了悬架的固有特性,得到了悬架对确定输入和随机输入的响应结果。得出悬架的各种参数、路面等级和汽车行驶速度对汽车行驶平顺性的影响。     

汽车转向系统操纵性与稳定性协同最优控制研究

运用汽车二自由度模型对车辆进行主动前轮转角控制,针对车辆稳定性设计了LQR控制器,采用Carsim与Simulink联合仿真,在双移线工况下验证了控制器的可行性。通过大量仿真与系统分析,得到LQR参数与车辆稳定性的定性关系。在这一研究的基础上,设计了同时考虑车辆稳定性与操纵灵活性的协同控制器,采用同样的仿真方法,验证了协同控制器的优越性。结果表明,LQR控制可以提高车辆的稳定性;LQR控制器参数与车辆稳定性存在一定的相关性;协同控制器在LQR控制器的基础上可以起到折衷车辆稳定性与操纵灵活性的作用,为车辆控制器的设计提供了参考。     

改进单神经元网络PID算法下的车用轮毂电机控制系统仿真

针对采用传统PID控制下轮毂电机控制系统中存在转速超调量大、转矩突变严重等问题,在单神经元网络PID的基础上,引入最优控制理论中的误差二次型性能指标对单神经元网络PID算法的学习规则进行改进,将改进后单神经元网络PID算法运用到轮毂电机矢量控制系统的速度环中。仿真结果表明：改进后单神经元网络PID控制的轮毂电机矢量控制系统速度环响应速度快、转矩突变小以及运行状态更加稳定。     

汽车悬架球铰总成动态试验台的研制

分析了汽车悬架球铰总成动态试验台的技术特点,阐述了其控制原理和研究路线.