分布式驱动电动汽车横摆稳定性控制研究

根据分布式驱动电动汽车电机转矩可独立控制、轮胎纵向力可灵活分配的特点,通过控制轮胎纵向力产生附加横摆力矩的方法提高车辆的横摆稳定性。设计了分层控制器对车辆横摆稳定性进行研究,上层控制器利用滑模控制方法计算保持车辆稳定的附加横摆力矩;下层控制器分别利用液压差动制动分配方法与平均分配方法分配附加横摆力矩。基于Matlab/Smulink与CarSim仿真环境,选取双移线路面进行车辆横摆稳定性仿真。研究结果表明:施加控制器作用后,可使车辆横摆角速度较好地跟随理想值并将质心侧偏角控制在2. 5°以内,车辆具有较好的轨迹保持能力与行驶稳定性。两种力矩分配方法均能得到较好的控制效果,其中平均分配方法控制效果更优。     

纯电动汽车驱动控制策略研究

提出了一种以加速踏板开度及其变化率、SOC为主要输入参数,利用模糊控制来确定目标转矩的纯电动汽车驱动控制策略,并详细阐述了其控制原理。基于Matlab/Simulink,结合理论知识和实验数据,建立了纯电动汽车仿真模型,并进行离线仿真验证。仿真结果表明:该车辆模型是正确的,驱动控制策略具有合理性。     

四轮独立驱动电动汽车直接横摆力矩控制

为提高四轮独立驱动电动汽车横摆稳定性,在考虑纵向车速控制的基础上设计了直接横摆力矩控制策略。该控制策略由上下两层组成,上层控制器为基于车辆运行状态反馈的附加横摆力矩控制器,其控制方式为通过实际反馈的车辆状态参数与参考值对比,设计线性二次型调节器(LQR)计算目标附加横摆力矩。下层控制器为基于路面附着条件及前后轴荷比的轮毂电机转矩分配控制器。通过CarSim与Simulink建立联合仿真模型,选择双移线和正弦输入2种工况进行仿真试验。结果表明:所设计的控制策略能够使车辆质心侧偏角和横摆角速度较好地跟随参考值,可有效避免车辆侧滑失稳,提高车辆横摆稳定性和行驶安全性;与PID控制相比,LQR控制能够更有效地抑制横摆角速度振荡峰值。     

机械弹性电动轮驱动车辆横摆稳定性协调控制

针对匹配机械弹性电动轮(MEEW)车辆的横摆稳定性控制问题,提出一种基于主动前轮转向(AFS)与直接横摆力矩控制(DYC)的稳定性协调控制策略。为修正车辆行驶过程中的前轮转角输入,设计了基于微分平坦与RBF神经网络的AFS控制器,从而提高车辆的转向能力。针对AFS控制器在极限工况下易失效的缺陷,引入基于线性二次型调节器(LQR)的直接横摆力矩控制算法,并依照轴荷比分配四轮力矩。最后,依据机械弹性电动轮的质心侧偏角-质心侧偏角速度相平面图划分稳定域,实现AFS与DYC的协调控制。通过Matlab/Simulink和Carsim进行联合仿真,结果表明：所提出的AFS控制算法在高速高附着工况下有良好的稳定控制性能,但在高速、低附着极限工况下控制效果受到影响。而AFS/DYC协调控制策略效果较好,跟踪精度优于单一控制器,质心侧偏角和横摆角速度的最大跟踪误差仅为3.03°和1.82(°)/s,可保证汽车在极限工况下转向时的横摆稳定性。     

基于自适应Backstepping的分布式驱动电动汽车容错控制

针对分布式驱动电动汽车控制系统发生不确定的执行器故障情况,提出一种基于自适应Backstepping的容错控制方法。对电动汽车控制系统建立驱动电机故障模型,描述可能发生的执行器故障情况;采用自适应控制和Backstepping控制设计相结合的策略,针对各故障情况分别设计一种容错控制器;将各控制器进行融合得到一个复合控制器,提高了车辆的安全性和可靠性。基于Matlab进行了仿真验证:给出的容错控制方法能够保证车辆闭环系统稳定和渐近跟踪给定的输出指令,提高了车辆的操纵稳定性和执行器故障容错性能。     

分布式驱动电动汽车多电机系统改进型环形耦合控制

采用轮毂电机驱动的电动汽车,多电机协同控制是车辆安全行驶的重要因素。基于目前多电机控制系统跟踪误差和同步误差较高的问题,为提高控制精度及四轮独立驱动电动汽车的行驶稳定性,结合傅里叶级数循环学习法提出了一种改进型的环形耦合控制方法。该方法通过循环学习有效地提高了控制方法的控制精度,明显降低了多电机运行时的跟踪误差和同步误差。通过Matlab/Simulink搭建了四轮毂电机同步控制模型,验证了所提控制方法的可行性。基于CARSIM与Matlab/Simulink联合仿真平台模拟实车运行,进一步验证了所提多电机协同控制方法能够有效降低四轮电机运行的同步误差和跟踪误差,有助于提高车辆的运行稳定性。     

四轮独立驱动电动汽车直线行驶稳定性转矩协调控制

为了降低四轮独立驱动电动汽车在复杂路面上直线行驶时跑偏以及车轮打滑对汽车行驶操纵稳定性产生的不良影响,提出了一种以开关磁阻电机为驱动核心,采用模糊趋近律理论对控制参数进行实时修正的转矩协调控制策略。该策略由模糊PID控制器计算汽车行驶力矩,由滑模变结构控制计算纠正车辆跑偏的附加横摆力矩以及车轮打滑时的防滑力矩。基于该控制策略搭建的仿真模型包含了车速控制器、横摆运动控制器以及防滑控制器,并协调分配到各个车轮上。将Matlab/Simulink中搭建的电机驱动模型与Carsim中搭建的整车模型进行联合仿真,与无控制下的仿真结果对比表明,转矩协调控制可快速将车速、横摆角速度和车轮滑转率控制在理想值附近,较好地提升了直线行驶稳定性。     

汽车稳定性控制系统模型及横摆控制仿真

在Matlab/Simulink中建立了包括横摆运动、侧倾运动的八自由度整车动力学模型和车辆参考模型。采用车辆横摆角速度的状态差异法,基于模糊控制理论制定了直接横摆控制策略,实现了ESC系统对车辆的稳定性控制。对典型工况鱼钩试验进行仿真分析。结果表明:所制定的控制策略可以有效地实现横摆稳定性控制,而且减小了侧向加速度,使汽车具有一定的抗侧翻能力,提高了汽车的稳定性和安全性。     

串联式复合电源的电动汽车驱动研究

介绍了串联式复合电源的电动汽车驱动模式,根据超级电容端电压采取不同的驱动模式。搭建试验台架,进行了串联式复合电源的驱动试验,对车速进行控制获得ECE城市工况0～32 km/h段车速曲线,实验表明该系统能够将超级电容中所储存的能量用到电动汽车的驱动过程之中。串联式复合电源系统可以有效地减少动力电池的能耗情况,提高电池效率。     

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。     

四轮独立驱动电动汽车驱动力矩分配方法

为提高四轮独立驱动电动汽车(4WIDEV)行驶中的稳定性,提出以优化轮胎负荷率为目的,应用二次规划理论的驱动力矩分配方法。设计驱动力矩控制策略,对比规则分配、优化规则分配与二次规划分配方法,在CarSim与Simulink联合仿真平台中建立4WIDEV整车模型,选取方向盘转角为增幅正弦信号的工况、加速单移线工况,将二次规划分配方法与优化后的规则分配方法进行对比实验。结果表明：采用二次规划理论的驱动力矩分配方法能够更好地降低轮胎负荷率,有效提升轮胎的稳定裕度,进一步提高车辆行驶的安全性。     

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。     

纯电动汽车串联式再生制动控制策略建模与仿真

为提高纯电动汽车能量回收率,提出一种串联式再生制动控制策略。该策略要求在保证制动稳定性的基础上尽可能多地利用电机制动,根据制动强度划分4个制动区间,并分别采取不同的制动力分配策略,同时综合考虑车速、ECE法规、电池和电机特性等影响因素。采用Simulink与Cruise建模并联合仿真,结果表明搭建的模型准确可靠,提出的串联式再生制动控制策略能够有效提高能量回收率,延长纯电动汽车的续航里程。     

纯电动汽车碰撞高压安全系统设计及控制策略

针对纯电动汽车发生碰撞时可能存在的安全风险,对纯电动汽车碰撞高压电安全进行了分析研究,提出了一种纯电动汽车碰撞高压安全系统方案和控制策略。利用ISO26262标准的思路和方法进行了设计,通过模型仿真分析与在电动汽车项目上的验证和应用,表明该系统能够保证电动汽车碰撞时的高压安全,为电动汽车的推广应用提供参考。     

园艺电动拖拉机驱动系统模式切换控制策略研究

为确定多驱动模式的切换点,针对园艺电动拖拉机双电机动力耦合驱动系统进行研究分析。首先,根据双电机耦合驱动系统的结构特点与工作原理,将电动拖拉机的驱动模式分为单电机驱动模式、双电机单独驱动模式,以及双电机动力耦合驱动模式;其次,对电动拖拉机在典型作业模式下的整车负载转矩进行了分析;然后,重点分析了犁耕作业下,依据选取的模式切换点,制定相应的模式切换控制策略,并对双电机动力耦合驱动模式下的双电机转矩分配进行研究;最后,搭建双电机动力耦合驱动系统仿真模型,并进行仿真验证。仿真结果表明:多模式切换控制策略有效,同时也实现了双电机动力耦合驱动模式下双电机转矩的最优分配。     

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。     

分布式电动汽车行驶状态与路面附着系数估计

路面附着系数是影响汽车行驶状态估计的重要因素,单一路面附着系数下的汽车行驶状态估计无法适应各种路面工况。针对分布式电动汽车行驶状态与路面附着系数估计问题,研究了一种基于双容积卡尔曼滤波理论的联合估计算法。利用分布式电动汽车多信息源优势,建立3自由度车辆估计模型,将多传感器信号作为估计模型的输入,侧向力通过Dugoff轮胎模型计算获得,设计行驶状态和路面附着双容积联合估计算法。通过典型工况对接路面双移线进行仿真实验,结果表明算法能够实现实时准确估计。     

分布式电驱动车辆垂向振动系统优化及控制研究

分布式电驱动车辆簧下质量增加导致车辆垂向振动特性发生改变,同时路面激励引起的电机定转子间不平衡径向力使垂向性能进一步恶化,提出了一种带有轮内减振机构的纯电动车振动系统优化及控制方法。建立带有动力吸振器的四分之一轮毂电机悬架模型及开关磁阻电机不平衡径向力模型。考虑典型路面激励对垂向性能及电机气隙的影响,基于布谷优化提出了一种动力吸振器与悬架参数的优化匹配方法。在优化匹配的基础上将悬架和吸振器减振器作为半主动控制装置实现轮毂电机悬架系统的混合控制。仿真结果表明：所提出的优化及控制方法能有效提升车辆舒适性和操稳性。     

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。     

无人车辆轨迹跟踪与横摆稳定协调控制研究

针对无人车辆轨迹跟踪问题,为兼顾车辆轨迹跟踪和横摆稳定的双控制目标,提出了一种无人车辆轨迹跟踪与横摆稳定协调控制策略。根据车辆轨迹跟踪模型,基于快速幂次趋近律设计了车辆轨迹跟踪滑模控制器,旨在通过无人车辆自主转向控制跟踪参考轨迹。同时,利用滑模算法设计了车辆横摆稳定控制器,通过横摆力矩控制跟踪参考横摆角速度。考虑到横摆稳定控制器中横向车速未知的情况,设计了横向车速滑模观测器,从而为横摆稳定控制器提供信息输入。此外,利用横摆力矩控制量设计了前轮转向角补偿模块,通过轨迹跟踪和横摆稳定控制器的协调,进一步修正轨迹跟踪精度。利用CarSim和Simulink平台搭建了联合仿真模型。仿真结果表明:所提出的轨迹跟踪与横摆稳定协调控制策略能够实现轨迹跟踪,并兼顾车辆的横摆稳定性。