汽车电子稳定控制系统的分层控制策略及试验

为了提高车辆在复杂工况下的稳定性能,设计了基于分层控制的电子稳定控制系统(ESC)。系统的上层控制器以横摆角速度和质心侧偏角为控制变量,采用模糊PID算法计算出车辆维持稳定所需的横摆力矩;下层控制器根据上层输出的所需横摆力矩计算得出被控车轮的滑移率变化量,然后采用变参数PID算法对车轮进行滑移率控制,从而实现车辆所需的横摆力矩。最后,应用Matlab/Simulink验证了该控制算法的有效性,并将该算法移植到单片机做冬季实车场地试验,单移线和双移线工况试验结果表明了该算法的工程实用性。     

四轮轮毂电动车多驱动模式下稳定性研究

以四轮轮毂驱动电动汽车为研究对象,提出了一种可同时适用于对两轮独立驱动模式和四轮独立驱动模式的车身稳定控制算法。该算法采用双层控制结构,包括直接横摆力矩控制层和力矩分配层。在直接横摆力矩控制层,设计了一种基于模糊控制的直接横摆力矩控制器以计算车身稳定控制所需的附加力矩;在力矩分配层,设计了针对两轮独立驱动和四轮独立驱动两种不同驱动模式的力矩分配算法。最后,通过Matlab/Simulink和CarSim的联合仿真验证了该算法的有效性。     

电动汽车驱动力分层控制策略

为了提高两后轮独立驱动电动汽车的操纵稳定性,提出一种驱动力分层控制策略.该分层控制策略包括车辆动力学模型设计层、补偿横摆力矩制定层和驱动力分配层,将车辆横摆角速度和质心侧偏角的实际值与理想值的偏差作为控制量,利用模糊算法计算得出两侧车轮的驱动力矩.在前期仿真验证的基础上进行实车快速控制原型试验,验证控制策略的实车控制效果.试验结果表明,设计的驱动力分层控制策略在过弯时能够对驱动轮转矩进行合理分配,在不影响车辆动力性的同时,提高车辆的操纵稳定性.     

基于限滑差速器驱动的防滑控制

在分析限滑差速器力矩传递特性基础上,建立了限滑差速器、液压控制系统和后轮驱动汽车整车动力学方程.以驱动轮滑转率和角速度差变化率为控制门限设计了控制逻辑.采用Simulink/Stateflow工具箱,设计了逻辑门限控制器.在分离附着路面上进行了整车加速性能仿真研究,结果表明,基于限滑差速器的驱动防滑控制系统能充分利用高附着路面附着力,有效抑制左右驱动轮转速差,提高车辆驱动性能.     

四轮转向车辆操纵稳定性的最优控制策略研究

为提高四轮转向汽车的操纵稳定性,提出一种联合后轮转向和横摆力矩的最优控制方法.从7自由度四轮转向整车模型出发,建立车辆转向的线性化简化模型和理想模型,并基于二次型最优控制理论推导出前馈控制器和反馈控制器.仿真结果表明:在低速和高速行驶工况下,相比传统的前馈控制,基于最优设计的前馈控制器能改善车辆的行驶姿态,而实施前馈加反馈的最优控制方法可获得更优的理想模型跟踪控制性能,实现了零侧偏角控制目标,同时横摆角速度的控制误差也很小,使得汽车具有更好的行驶轨迹、速度保持能力和稳定状态,进一步提高了车辆的操纵稳定性.     

基于二次规划的分布式电动汽车稳定性控制

为了减少稳定性控制中车速降低程度,降低轮胎纵向力利用率,本文基于分布式电动汽车平台,通过二次规划的方法分配各个车轮所需的纵向力,优先基于轮毂电机输出驱动力/制动力来实现横摆力矩分配。当所需横摆力矩超过轮毂电机的最大转矩时,启动液压制动系统进行补偿。双移线试验仿真结果表明,相比于传统差动制动控制系统,基于二次规划的稳定性控制系统与理想车速之间的误差保持在1km/h以内,车速降低82.25%,平均每个轮胎力纵向利用率下降9.71%。该稳定性控制系统能够提升车辆操控稳定性和安全性,并且在加速/减速工况下具有较好的鲁棒性。     

考虑侧倾运动的电动汽车电子差速控制

基于车辆侧倾运动动力学分析,提出考虑车辆侧倾运动的电动汽车(EV)电子差速控制策略.以自主开发的后轮独立驱动电动汽车为研究对象,在CarSim中建立车辆模型,在Matlab/Simulink中建立电子差速控制模块、滑转率计算观测模块等,进行联合仿真.通过转弯工况仿真测试,验证提出的电子差速控制策略能实现差力和差速功能.在移线工况和横向坡度工况中,与不考虑侧倾运动的电子差速控制策略进行对比仿真试验.仿真结果表明:提出的电子差速控制策略能更好地根据实际工况分配左、右轮驱动转矩,降低车轮的滑转率.通过实车测试进一步验证该策略的有效性.     

纯电动汽车横摆力矩滑模控制

建立了七自由度整车模型和非线性轮胎模型,通过线性二自由度车辆模型得到车辆质心侧偏角和横摆角速度的理想值。基于滑模变结构控制理论,以汽车质心侧偏角和横摆角速度为控制变量计算出车辆总的需求横摆力矩。采用二次规划法,根据总的需求力矩对车辆各个车轮进行转矩分配,实现车辆稳定性行驶。典型阶跃工况仿真验证了控制算法的有效性。     

复杂工况下基于最佳滑移率的汽车牵引力控制算法

为了提高车辆在复杂路面下的起步加速驱动能力和稳定性,提出了基于最佳滑移率的牵引力控制策略。根据当前路况下的滑转率和附着系数采用可变遗忘因子最小二乘法求出最佳滑转率。系统通过发动机转矩调节和主动制动调节两种方式协调控制,将车轮的滑转率保持在最佳滑转率附近,从而提高车辆加速性能和稳定性。在Matlab/Simulink下的仿真结果及实车冬季场地试验表明了该系统的有效性和工程应用价值。     

乘用车稳定性自抗扰控制策略

为了提高汽车驾驶过程中的安全性能,研究传统乘用车的操纵稳定性控制策略,并采用分层控制结构设计稳定性控制系统.控制策略包含参考模型、UniTire轮胎模型、参数估计模块,控制量期望值计算模块、自抗扰控制(ADRC)部分及直接横摆力矩分配和滑移率控制模块.采用动力学计算的方法估计质心侧偏角,将估算得到的质心侧偏角和传感器采集得到的横摆角速度作为控制变量.当控制变量超过设定门限值时,采用ADRC计算横摆力矩.基于UniTire轮胎模型建立主动横摆力矩和车轮滑移率的关系确定目标滑移率,通过变参数PID实现滑移率控制.应用硬件在环仿真(HILS)平台分别进行单移线和双移线仿真实验,结果表明:所提出的稳定性控制策略能够提高车辆的操稳性能,使得控制变量能够紧密跟踪期望值.