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.     

四轮转向车辆的直接横摆力矩控制研究

以四轮转向汽车为研究对象,建立七自由度车辆模型、轮胎模型、理想跟踪模型;设计直接横摆力矩和四轮转向相结合的车辆稳定性控制策略。以跟踪理想的质心侧偏角和横摆角速度为控制目标,设计滑模控制器产生车辆转向所需的横摆力矩和后轮转角,按单侧制动的方法将产生的横摆力矩分配到车辆的四个车轮上,通过制动力矩的分配以及转向角的修正,使车辆转向行驶时的横摆角速度和质心侧偏角跟踪理想模型。针对七自由度模型,在Matlab/Simulink中与比例控制四轮转向进行阶跃输入和正弦输入两种工况下的时域仿真对比。仿真结果表明,基于直接横摆力矩和四轮转向相结合的的控制策略有效减小了质心侧偏角,横摆角速度对理想值有很好的跟踪,提高了车辆的操纵稳定性,同时验证了横摆力矩分配的有效性。     

独立驱动电动汽车神经网络PID稳定性控制

为提高独立驱动电动汽车在极限工况下的稳定性,提出了基于神经网络PID控制策略的直接横摆力矩决策算法,控制质心侧偏角和横摆角速度并进行转矩分配。基于2自由度车辆模型的线性化特征参数与实际车辆控制目标的偏差,引入动量优化项对神经网络权值进行在线更新,计算出跟踪理想质心侧偏角和横摆角速度所需的直接横摆力矩,通过车辆前后轴动态载荷估计,考虑驱动电机饱和输出力矩和路面限制条件的约束,对各驱动轮进行直接横摆力矩分配。将算法应用于CarSim/Simulink联合仿真模型进行工况仿真实验。结果表明,该方法能够保证车辆在中速情况下于光滑路面紧急转向和紧急移线换道操作稳定性,以及在路面湿滑情况下高速超车快速并线的稳定性。     

基于转矩协调分配的分布式驱动电动汽车稳定性控制

提出一种基于车轮转矩优化分配的层次化车辆稳定性控制方法,用于分布式驱动电动汽车的操纵稳定性控制。建立八自由度车辆模型,分三层设计控制系统,上层控制器以质心侧偏角和横摆角速度为状态变量,采用积分二自由度控制模型,引入虚拟控制解耦两控制变量,计算车辆稳定的等效横摆力矩;中层采用线性二次型方法,优化分配前后轮转向角和轮胎纵向力;下层控制器设计滑模滑移率控制器,完成定滑移率下的车轮转矩再分配。仿真结果表明,该控制系统在高速极限工况下能充分利用轮胎的附着潜力,实现车轮转矩的协调分配,提高车辆的操纵稳定性;当执行机构出现故障时,系统能有效重构并实现控制量再分配,提高车辆的安全性。     

横摆力矩滑模控制的轮边驱动电动汽车稳定性分析

为了提高轮边驱动电动汽车行驶的稳定性,提出横摆力矩滑模控制的稳定性控制策略,采用层次化结构的稳定性控制器。针对极限工况下车辆的状态估计误差偏大,基于无迹卡尔曼滤波(UKF)理论设计了适用于轮边驱动电动汽车的状态估计方法,根据UKF估计的车辆状态计算,设计滑模运动控制器计算所需的横摆力矩。考虑到转矩分配时的实际约束条件,设计了控制分配器,采用二次规划方法优化分配各轮上的驱动/制动扭矩。仿真结果表明:该稳定性控制器能够快速施加驱动力或制动力,及时、准确地控制车辆的横摆角速度和质心侧偏角,提高车辆的操纵稳定性。     

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。     

分布式电驱动汽车稳定性控制策略设计与试验

研究分布式驱动电动汽车操纵稳定性控制问题。基于模型跟踪控制的思想,采用分层控制结构设计控制器。控制器包含参考模型、运动跟踪控制器、控制分配器、参数估计模块。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,设计非线性滑模变结构运动跟踪控制器;针对过驱动系统引入控制分配理论,采用二次规划法设计控制分配器,利用有效集方法进行求解;设计相关动力学参量的估计模块。利用实车平台对稳定性策略进行实车验证,双移线试验与蛇形绕桩试验结果表明：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纵向力的优化分配,车辆横摆角速度能够较好地跟踪参考横摆角速度。相比无控制车辆,提高平均通过车速,提高平均峰值横摆角速度响应,增加车辆在极限工况下的稳定性。     

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。     

极限工况下车辆行驶的稳定性判据

极限工况下车辆行驶的稳定性判据是车辆稳定性控制系统的基础,决定了车辆稳定性控制系统介入的时机。选取横摆角速度法、侧向加速度法、独立转向梯度法、转向半径法四种基于线性2自由度车辆模型的稳定性判据。选取质心侧偏角-质心侧偏角速度相平面分析车辆行驶的稳定性,提出改进的五参数菱形法确定车辆状态稳定区域,以此作为基于非线性车辆模型的稳定性判据。以轮胎力法为基准判据,针对各判据介入的时效性,设计稳定性判据对比方法,在建立的CarsimMatlab/Simulink车辆联合仿真平台上,通过多种工况对各稳定性判据进行验证及对比。结果表明所建立的各判据对车辆行驶状态的判定效果存在显著差异,其中横摆角速度法、转向半径法和五参数菱形法的准确性较高,且之间存在互补性。     

多轮独立电驱动车辆横摆稳定性滑模控制研究

以某型多轮独立电驱动车辆为研究对象,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滑模控制方法.控制器采用分层控制结构,控制器上层基于滑模控制理论,首先分别独立控制质心侧偏角和横摆角速度,分别得出附加力矩目标值,而后加权求和得到附加横摆力矩目标值,其中加权函数能够动态反映车辆行驶状态;控制器下层考虑电机输出约束和地面附着约束进行力矩优化分配.实验仿真结果表明,相比经典P ID控制方法,上述控制方法有效提高了车辆的稳定性.     

绿色汽车的研究现状与发展方向

在环境保护和能源短缺的压力下,绿色汽车在全世界得到了加速发展。本文简要地介绍了小排量汽车、混合动力汽车、电动汽车、燃料电池汽车的概念、工作原理以及国内外的发展现状,最后得出了绿色汽车的发展方向:电动汽车和燃料电池汽车将是未来汽车的发展方向。     

基于单目视觉的前方车辆距离计算方法研究

针对基于单目视觉的前方车辆距离测量方法无法计算曲线道路中的前方车辆实际距离等问题,对结构化道路中的前方车辆模型、前方车辆距离主车及其行驶线的距离计算等方面进行了研究,构建了世界坐标系、摄像机坐标系和图像坐标系中的前方车辆车尾模型,分析了前方车辆在图像平面和道路平面中的对应位置,建立了道路平面中前方车辆位置与主车行驶线之间的相对关系,推导出了前方车辆距离主车纵向行驶距离的计算模型以及前方车辆距离主车行驶线的横向距离计算模型,提出了一种适用于直线和圆弧曲线行驶状况的前方车辆距离计算方法,利用仿真实验平台对距离计算方法的有效性进行了测试。研究结果表明,该计算方法适用于直线和圆弧曲线行驶的道路状况,能够用于估算前方车辆与主车行驶线的距离,该计算方法适用性强、准确性高。     

电动车的现状和趋势

社会对环境和节能的重视有力地促进了电动车辆的发展。本文首先综述了电动车的现状，然后重点阐述了开发电动车辆的工程哲学和关键技术，接着展望了各种电动车的商业化前景及其面临的挑战。最后做出结论：未来数十年，电池电动车，混合电动车和燃料电池电动车的市场份额将以稳定的速度增长，而燃油汽车的市场份额将逐渐减少。     

车辆工程中虚拟技术的应用探究

车辆工程行业想要获得进一步发展必须融入新技术,而虚拟技术作为当前新出现的技术不仅改变了车辆工程行业的研发模式,而且对于车辆制造过程及其工艺也造成了一定的影响,因此在车辆工程领域越来越多地使用虚拟技术。本文主要介绍了车辆工程虚拟技术的相关情况,阐述了车辆工程虚拟技术在应用过程中的技术关键,并分析了虚拟技术在车辆工程领域的具体应用情况。     

基于整车姿态测量的汽车前束测试

本文分析汽车整车姿态和前束的关系,介绍了激光式前束台的结构和测量原理,并对某一型号轿车进行了按照前束图测量调整前束的试验,情况表明采用基于整车姿态测量的前束测量调整方法更能保证商品车出厂前束参数的准确性。     

Intelligent vehicle electrical power supply system with central coordinated protection

The current research of vehicle electrical power supply system mainly focuses on electric vehicles (EV) and hybrid electric vehicles (HEV). The vehicle electrical power supply system used in traditional fuel vehicles is rather simple and imperfect;electrical/electronic devices (EEDs) applied in vehicles are usually directly connected with the vehicle’s battery. With increasing numbers of EEDs being applied in traditional fuel vehicles, vehicle electrical power supply systems should be optimized and improved so that they can work more safely and more effectively. In this paper, a new vehicle electrical power supply system for traditional fuel vehicles, which accounts for all electrical/electronic devices and complex work conditions, is proposed based on a smart electrical/electronic device (SEED) system. Working as an independent intelligent electrical power supply network, the proposed system is isolated from the electrical control module and communication network, and access to the vehicle system is made through a bus interface. This results in a clean controller power supply with no electromagnetic interference. A new practical battery state of charge (SoC) estimation method is also proposed to achieve more accurate SoC estimation for lead-acid batteries in traditional fuel vehicles so that the intelligent power system can monitor the status of the battery for an over-current state in each power channel. Optimized protection methods are also used to ensure power supply safety. Experiments and tests on a traditional fuel vehicle are performed, and the results reveal that the battery SoC is calculated quickly and sufficiently accurately for battery over-discharge protection. Over-current protection is achieved, and the entire vehicle’s power utilization is optimized. For traditional fuel vehicles, the proposed vehicle electrical power supply system is comprehensive and has a unified system architecture, enhancing system reliability and security.     

我国防爆柴油机的发展及应用

矿山无轨辅助运输是未来矿山设备的一个发展趋势，美国、澳大利亚、南非等国的矿山辅助运输设备无轨化程度很高。而我国刚处于起步阶段，仍有很大的发展空间。本文从介绍矿山辅助运输设备用的防爆柴油机的应用入手，详细阐述了防爆铲运机的特点、防爆原理，以及在国内的研究发展状况，并对防爆柴油机在未来的应用做出了展望。     

智能分布式电动车辆柔性化系统平台

为解决现有实验平台车可扩展和可升级性能不强、对智能技术与电动汽车技术集成程度不高的问题,提出了一种可扩展、柔性化电动汽车系统平台建立方法。该柔性化平台具有开放式结构、模块化部件,容易实现功能的扩展和部件的升级,使得机械参数的改变和电气设备的接入都变得更容易,有助于快速实现和验证设计。仿真和实验表明,具备新型结构的电动车平台满足基本性能要求,能够方便地配置成各种系统形态,并进行相关实验。     

双桥驱动铰接转向运盐车的静态转向力矩

通过铰接转向器和偏转车轮转向方式的对比，说明前者更适合于在此池内死碴盐“路面”上作业，因此根据双桥驱动铰接转向运盐车的结构特点对静态向阻力矩的成因进行分析，并提铰接车辆转向向能力的计算方法和利用此法对运盐车的转向力矩进行计算。     

基于MIL的整车控制器模型开发及功能验证

文中基于某款纯电动汽车整车控制器的功能定义,在Simulink软件中搭建整车控制器的功能仿真模型,利用Simulink Test功能为整车控制器模型搭建了Test Harness。通过深度模拟驾驶员操作信号对Test Sequence仿真模块进行编程以作为信号发生器,并针对功能模型进行模型在环测试。最后,将验证调试后的模型编译为C代码并下载到硬件环境中进行实车测试。实践表明,模型在环测试能够有效帮助研发人员在整车控制器的研发早期阶段发现问题并解决问题,可缩短开发时间,确保功能安全。