四轮轮毂电机电动汽车横摆力矩模糊PI控制研究

为了充分利用四轮轮毂电机电动车四轮驱动力矩独立可控的优势,从提高汽车操纵稳定性的角度,基于模糊PI控制理论进行了四轮轮毂电机电动汽车横摆力矩控制研究。确定了整车横摆力矩分层控制结构,采用2DOF车辆稳定控制参考模型,设计了附加横摆力矩决策模糊PI控制器,通过规则分配方法进行四轮驱动力分配。为了验证控制方法的有效性,基于Car Sim与Matlab/Simulink联合仿真试验,分别选取紧急双移线工况和高速方向盘转角正弦输入工况对控制方法进行验证。结果表明:基于模糊PI控制理论的四轮轮毂电机电动汽车横摆力矩控制方法能够使汽车较好跟踪期望值,有效提高汽车行驶稳定性。     

四轮独驱电动车横摆力矩与主动转向协调控制

针对四轮独驱电动车横摆力矩与主动转向协调控制问题,论文基于模糊控制理论,进行四轮独驱电动车横摆力矩与主动转向协调控制研究。给出了整车协调控制原理,设计了横摆力矩模糊控制器、主动转向模糊控制器、协调控制器和驱动力分配器,其中协调控制器根据车速和方向盘转角分配横摆力矩控制器权重系数和主动转向控制器权重系数,驱动力分配器利用四轮驱动力矩独立可控优势采用规则分配方法分配四轮驱动力。基于CarSim与Matlab/Simulink联合仿真实验,选择紧急双移线工况对所研究的控制算法进行实验验证。结果表明:协调控制相对于单一横摆力矩控制或主动转向控制,更好地提高了汽车操纵稳定性。     

基于滑移率的线控制动系统制动力分配策略研究

为提高制动安全性和稳定性,针对四轮独立制动的线控制动系统,提出了基于滑移率的制动力最优分配策略及其约束优化问题的实时求解方法,并建立了Simulink与CarSim的联合仿真实验。仿真结果表明,所提出的制动力最优分配策略在不同的制动工况下始终能保证前轮滑移率大于后轮滑移率且后轮滑移率最优,既提高了汽车制动稳定性又能获得较短的制动距离。最后对最优制动力分配策略算法的实时性进行了实验验证,实验结果表明,所提出算法能够满足控制的实时性要求。     

基于车辆稳定性的轮胎力优化分配研究

针对电动汽车的高速行驶稳定性问题,对四轮独立制动/驱动、四轮独立转向电动汽车进行了研究。提出了一种轮胎力优化分配控制算法,提高极限工况下车辆稳定性。首先,根据驾驶员的转向、制动/驱动输入,基于理想二自由度车辆模型算出横摆角速度、质心侧偏角的目标值,然后比较目标值与车辆实际值得出偏差,再根据目标值与实际值的偏差采用滑模控制计算出了所需的总横摆力矩、侧向力、纵向力。最后基于八自由度车辆模型,通过最优分配控制算法,计算出了每个车轮上需要施加的纵向力与侧向力。利用Matlab/Sinmulink与车辆动力学软件CarSim联合仿真验证了基于车辆稳定性的轮胎力优化分配效果。仿真结果表明,提出的轮胎力优化分配算法在高速急转向工况下能够使车辆保持理想的横摆角速度和质心侧偏角,提高了极限工况下车辆稳定性。     

基于控制分配的主动前轮独立转向车辆转角分配算法

针对新近提出的主动前轮独立转向(AIFS)系统基于规则的转角分配方法自适应性差、无法实现最优分配的问题,提出了一种基于控制分配的转角分配算法。指出了传统主动前轮转向(AFS)存在的问题,阐述了主动前轮独立转向系统的结构和工作原理;在MATLAB/Simulink中建立了整车四自由度数学模型,设计了AIFS滑模控制器和转角分配模块;通过阶跃转向工况对所提出的转角分配算法进行了仿真验证。结果表明：该分配算法可以使AIFS自适应内外轮载荷转移变化,自动调整内外轮转角大小,较AFS可以更好地跟踪理想横摆角速度和理想运动轨迹,实现了“能力越大的轮胎贡献越大”的控制目标,提高了车辆极限转弯时的侧向稳定性。       

四轮独立驱动电动汽车稳定性仿真研究

对汽车操纵稳定性影响因素进行分析,设计适合于四轮独立驱动汽车的稳定性控制策略,充分利用四轮独立驱动汽车每个轮的驱动力可以单独控制的优点,在传统车只能靠制动来改变车轮滑移率的基础上,增加了驱动控制,同时对汽车进行驱动和制动控制,通过仿真实验验证所设计的控制策略的有效性。     

四轮轮毂电机电动车横摆力矩模糊控制研究

针对四轮轮毂电机电动车横摆力矩控制问题,论文确定了整车横摆力矩分层控制结构,基于模糊控制理论设计了附加横摆力矩决策控制器,利用四轮驱动力矩独立可控的优势,采用规则驱动力分配方法对四轮驱动力矩进行分配。通过选取低附着、变车速、方向盘转角为增幅正弦输入的开环实验工况,基于Car Sim与Matlab/Simulink联合仿真,对控制方法进行了验证,并与PID控制效果进行了对比分析。仿真结果表明:所研究的模糊控制方法能够提高车辆行驶稳定性,且比PID控制能更有效地提高汽车的行驶稳定性。     

四轮轮毂电机电动汽车横摆力矩变论域模糊控制研究

针对四轮轮毂电机电动汽车横摆力矩控制,研究了基于变论域模糊控制理论的横摆力矩决策方法和基于规则分配的驱动力分配方法。横摆力矩控制采用分层控制方法,设计了基于变论域模糊控制理论的横摆力矩控制器和驱动力分配器。变论域模糊控制器根据车辆横摆角速度期望值和实际值决策出所需的附加横摆力矩,并通过规则分配方法进行驱动力分配实现。应用Matlab/Simulink与Car Sim联合仿真对控制方法进行了仿真实验验证。结果表明:基于变论域模糊的横摆力矩控制方法相对于无控制能够使轮毂电机电动汽车较好地跟踪期望,有效提高电动汽车行驶稳定性。     

四轮独立转向/独立电驱动汽车四轮转向与横摆力矩集成控制研究

四轮独立转向/独立电驱动汽车具有四轮转角、四轮驱动力矩独立可控的优势,易于实现整车集成控制,针对其驱动转向集成控制问题,论文研究了四轮转向与横摆力矩的集成控制方法。采用比例四轮转向控制方法,建立二自由度参考模型,应用最优控制理论设计了四轮转向与横摆力矩集成控制器,通过对后轮附加转角控制和驱动力矩合理分配提高汽车操纵稳定性。应用CarSim与Matlab/Simulink搭建了整车模型、编写了控制程序,选取紧急避障双移线工况进行了仿真试验验证。试验结果表明研究的四轮独立转向/独立电驱动汽车集成控制方法能够保证汽车在紧急转向工况下具有良好的操纵稳定性。     

四轮独驱电动车主动转向与横摆力矩集成控制

针对四轮独立驱动电动车主动转向与横摆力矩集成控制问题,基于最优控制理论进行了研究。确定了整车集成控制结构,应用最优控制理论设计了集成控制器,利用四轮独立驱动电动车四轮驱动力矩独立可控的优势,采用规则分配方法设计了驱动力分配器。集成控制器根据实际横摆角速度和期望横摆角速度之差、实际质心侧偏角和期望质心侧偏角之差输出保证汽车稳定行驶所需的附加方向盘转角和附加横摆力矩值,附加方向盘转角直接作用到方向盘上,附加横摆力矩通过驱动力分配器分配实现。选择典型工况,采用驾驶模拟器硬件在环试验台对所研究的控制方法进行实验验证。验证结果表明,主动转向与横摆力矩集成控制提高了汽车行驶稳定性。     

四轮独立驱动系统与驱动模式仿真研究

为提高四轮独立驱动系统的驱动力应用效率,提高特种车辆的控制能力、动力性和稳定性,开展了四轮驱动力分配模式的研究。根据实体车辆结构搭建了四轮独立驱动平台物理模型,基于ADAMS软件搭建了虚拟样机模型;通过3种驱动力分配模式下车辆在平直路面匀速行驶状态下的动力学仿真,分析了等转矩和等状态两种驱动力分配模式下的车辆运行状态;以及在车轮不同转矩模式下车辆运动情况。仿真结果表明,驱动转矩的分配比例与质心位置有关,等状态模式在车辆正常行驶情况下性能较好;当左右车辆驱动转矩不同时,车辆跑偏程度主要取决于左右两侧驱动力的差值。     

四轮轮毂电机电动汽车驱动力矩分配研究

为了使四轮轮毂电机电动汽车在对开路面行驶时能够充分利用路面条件,实现更大的驱动力矩,研究了车辆在对开路面行驶时所能达到的最大驱动力矩,基于模糊控制原理控制车辆的附加转角保证车辆行驶的稳定性,并根据驾驶员的驾驶意图制定了四轮驱动力矩分配规则。基于Matlab/Simulink搭建七自由度整车模型及整车驱动力矩分配器模型,仿真实验表明,所制定的分配规则能充分利用轮毂电机电动汽车四轮力矩独立可控的优势,在能分别达到四轮最大力矩的同时,使车辆稳定行驶。     

四轮独立驱动电动汽车行驶稳定性分析与联合滑模变结构主动控制

针对四轮毂电机独立驱动汽车各轮力矩解耦可控的特点,分析车辆转向受力对四轮独立驱动电动汽车行驶稳定性的影响,提出四轮独立驱动电动汽车转向稳定性控制策略,为四轮独立驱动电动汽车四轮转矩协调控制,提升整车行驶稳定性提供了思路.基于模型跟踪控制的思想,采用分层控制思想设计控制器,控制器包含参考模型、顶层控制器、底层控制分配器.采用带质心侧偏角约束的2自由度车辆模型作为参考模型,设计出一种新的非线性联合滑模变结构主动控制的顶层控制器,该方法可以在一定程度上实现车辆横摆角速度和质心侧偏角的解耦控制,避免了横摆角速度和质心侧偏角的较大变化,从而保证汽车稳定性.在底层控制分配器中,采用基于轮胎稳定裕度最大化的最优分配方法.在Carsim软件中,搭建四轮轮毂电机独立驱动电动汽车模型,在Simulink软件中搭建控制策略模型.针对双移线工况,Carsim/Simulink联合仿真的结果表明,滑模变结构控制器具有较好的收敛性,控制分配模块可以实现四轮力矩的优化分配,能够提升车辆在极限工况下的稳定性.研究将为轮毂电机驱动车辆分布式协调控制提供理论支撑.     

基于转矩优化分配的电动汽车横摆稳定性研究

以四轮轮毂电机驱动电动汽车为研究对象,针对车辆稳定性问题,提出了基于横摆角速度和质心侧偏角联合控制的横摆力矩模糊控制方法。确立了分层控制结构,上层控制器基于模糊控制理论得到控制所需的附加横摆力矩,下层控制器应用加权最小二乘方法并联合轮毂电机与液压制动系统进行力矩优化分配。实时仿真实验结果表明：联合轮毂电机与液压制动系统的优化分配控制策略有效提高了车辆的稳定性。     

四轮独立驱动轮毂电机电动汽车再生制动研究

针对四轮独立驱动轮毂电机电动汽车再生制动控制问题,提出了一种新的控制策略提高电动汽车制动能量回收率。在分析四轮独立驱动轮毂电机电动汽车再生制动控制原理基础上,通过合理分配汽车前后轴电机制动力和机械制动力,保证制动稳定性前提下,回收更多的制动能量。应用CarSim与Matlab/Simulink搭建整车仿真模型和编写再生制动控制策略,选取不同仿真工况对控制策略进行验证。结果表明:设计的控制策略通过有效地分配前后轴电机制动力与机械制动力,在不同工况下均能获得较高的再生制动能量回收率及整车有效能量回收率。     

多轴特种混动车辆工况自适应驱动力分配控制

针对多轴电子驱动桥式特种混合动力车辆,提出基于工况自适应识别算法的驱动力协调分配控制策略。基于C-WTVC以及WUVSUB车辆标准行驶循环工况划分运动学片段,利用聚类分析的方法对车辆行驶工况分类,并基于简化的神经网络算法建立车辆行驶工况在线识别机制;基于工况识别结果提出工况自适应驱动力预分配控制策略,包括平均分配、动力性分配及经济性分配,其中经济性分配系数基于系统效率最优进行解算;在驱动力预分配的基础上,基于多轴车辆动力源冗余配置的特点,提出驱动力失效分配控制策略,保障车辆在故障状态下仍具备一定的行驶能力;最后通过仿真测试验证了驱动力协调分配控制策略的有效性。仿真结果表明:所提策略能够有效保证车辆在动力源失效状态下的动力性能,提高了车辆运行可靠性。     

四轮独立驱动电动汽车直驶稳定性协调控制研究

针对四轮独立驱动电动汽车直线行驶跑偏及行驶稳定性问题,提出驱动转矩协调控制策略。该策略采用分层控制逻辑,上层控制逻辑层负责车速跟随控制、附加横摆力矩计算、驱动防滑控制;下层控制逻辑层负责驱动转矩协调分配。基于车辆动力学软件Carsim和MATLAB/Simulink搭建四轮独立驱动电动汽车协调控制系统仿真模型,在高附着、低附着和对开路面等典型工况进行仿真,结果表明,相比于转矩平均分配及无控制,协调控制策略使车辆横摆角速度保持在0±0.05(°)/s,且车轮滑转率控制在最优滑转率范围内,提高了车辆直驶稳定性。     

电动车四轮转向与差动驱动的联合仿真研究

为了降低电动车高速行驶时转向失稳带来的危险,提出了四轮转向与差动驱动联合控制策略以提高电动车转向时的高速稳定性。考虑轮胎非线性特性对整车的影响,在MATLAB中建立了电动车四轮转向与差动驱动联合控制下的整车动力学模型。以电动车转向过程中的质心侧偏角与横摆角速度为控制目标,采用模糊控制策略协调四轮转向与差动驱动进行联合控制,从而调节电动车的后轮转角和驱动力分配,使其质心侧偏角和横摆角速度能够跟随理想模型。通过仿真分析得到了转向时电动车的质心侧偏角和横摆角速度的动态响应。结果表明:在四轮转向与差动驱动联合控制下,可以将电动车质心侧偏角与横摆角速度控制在接近理想状态,从而提高电动车在高速时的转向稳定性并加快车辆的侧向响应速度。     

四轮独立驱动电动汽车等转矩转弯试验及滑动率分析

针对研制的四轮独立驱动电动试验样车4 WID EV,建立了稳态转向动力学模型。按等转矩模式分配四轮驱动力,进行了不同条件下的转弯试验。采用坐标网格法测绘了样车的行驶轨迹,得到了四轮转弯半径及整车转弯半径的变化情况。转弯试验揭示出驱动轮存在滑动,推导了滑动率的计算公式,并分析了转向轮转角及车速对滑动率的影响规律。结果表明,采用等转矩模式分配四轮驱动力,各轮间存在相互拖拽现象,从而产生功率内循环。     

四轮独立驱动EV自校正转向控制研究

针对四轮独立驱动电动汽车转向控制效果与所搭建车辆动力学模型参数紧密相关的问题,提出一种车辆动力学模型参数自校正转向控制系统设计方法。采用递推最小二乘法对车辆动力学模型关键参数进行实时辨识,有效地解决了车辆动力模型参数时变及非线性扰动影响的问题。设计加权最小方差自校正车辆转向控制器,实现对车辆转向横摆稳定性进行实时优化的目标。通过建立加权最小方差控制目标函数,计算出优化横向稳定性所需附加横摆力矩,并实时修正车辆四轮独立驱动转矩,有效提升了四轮独立驱动电动汽车转向工况操纵稳定性。搭建CarSim与Matlab/Simulink联合仿真平台,对所设计自校正四轮转向控制系统进行仿真分析验证。仿真结果表明,该加权最小方差自校正转向控制器能有效提升四轮独立驱动电动汽车的行驶稳定性。