轮毂式电动汽车电子差速复合控制方法

为实现轮毂式电动汽车在弯道的稳定转向,解决传统控制方法对汽车行驶速度的局限性,提出一种高-低速复合电子差速控制方法。当汽车处于低速行驶状态时,根据Ackermann转向模型获取驱动轮期望转速,提出一种模糊PID控制方法,实现轮速的稳定跟踪;当汽车处于高速行驶状态时,以驱动轮的相对滑移率作为反馈控制量,提出一种基于模糊逼近的滑移率优化控制方法,无需建立精确的系统状态空间模型,同时根据LQR理论保证了汽车驱动轮相对滑移率最小。Matlab/Carsim联合仿真证明,所提出的高-低速复合控制方法能够使汽车在不同行驶速度下实现稳定转向。     

分布式驱动电动汽车电子差速系统仿真研究

针对四轮独立驱动电动汽车的转向差速问题,对分布式驱动电动汽车的电子差速控制策略进行了仿真研究。对传统的各轮目标转矩等值分配再补偿修正的方法进行了改进,提出了更为主动的目标转矩分配方法,并加入了路面识别模块,以实现汽车更好的转向;根据整车当前反馈信号计算得来的各驱动轮垂向载荷与整车总质量的比值,对各轮目标转矩进行了预分配,然后再依据各轮反馈的滑移率对各轮驱动转矩进行了补偿分配,最后用Simulink软件建立了整车七自由度动力学、dogoff轮胎、路面识别控制器、转矩分配器等模型,并进行了仿真分析。研究结果表明:该控制系统能更好地实现汽车的电子差速功能,降低了转矩和滑移率的波动范围,改善了汽车转向的灵活性、稳定性和舒适性。     

一种基于自抗扰控制的电子差速控制策略研究

电动车辆转向时,复杂路况及车况综合作用下,驱动轮承载更强扰动的负荷,驱动轮滑移运动所占比重不确定性增大,影响行车稳定与安全。为此,设计基于自抗扰控制(ADRC)的电子差速控制(EDC)策略,并利用混沌粒子群优化算法(CPSO)设计控制器参数。构建7自由度整车模型,以滑移率为控制量、驱动轮电机转矩为输出,设计基于CPSO-ADRC的电子差速控制器,使转向过程中滑移率始终保持在目标值上;提出的EDC系统与配置有模糊PID控制器和滑模控制器(SMC)的EDC系统进行了对比分析,在Simulink/Carsim平台和实车上进行不同路况的EDC实验。结果表明,基于CPSO-ADRC的EDC策略具有强抗干扰能力,其快速性相较其他两种策略提高了20%和14.4%,横摆角速度的波幅均降低了约50%,增强了EDC的快速性和鲁棒性,更有效保证电动车辆转向过程的行驶安全。     

双轮毂驱动电动汽车电子差速控制的研究

针对轮毂电机驱动的电动汽车的转向问题,利用机械差速器的原理,提出了一种"差速不差力"的"自适应"电子差速器。通过对两侧驱动电机电磁转矩的控制,进而达到对驱动电机差速的控制。设计了电子差速的控制过程,并进行了MATLAB仿真,证明了此设计的可行性。     

自适应抗扰算法的四轮驱动EV转矩控制研究

针对分布式驱动电动汽车动力学模型参数非线性扰动影响转矩控制的问题,提出一种新的转矩自适应分层控制方法。建立四轮独立驱动电动汽车二自由度车辆动力学模型及车辆期望动力学模型,设计线性二次型最优控制器实现车辆对理想二自由度模型横摆稳定性参数的跟踪控制,计算出主动附加横摆控制力矩。针对车辆动力学模型参数扰动情况,基于李雅普诺夫稳定性理论,运用自适应控制算法提升线性二次型最优控制器的自适应能力,减小控制对象参数变动造成的控制偏差。搭建CarSim与MATLAB/Simulink联合仿真平台验证了该方法的有效性。仿真实验表明,所设计自适应抗扰转矩控制器可有效提升四轮独立驱动电动汽车的横摆稳定性。     

转向工况下的混合动力汽车电子差速控制技术

混合动力汽车在转向过程中易受轮胎垂向载荷、侧向力等因素的影响,为保证其稳定行驶,提出了基于改进相对滑移率的混合动力汽车电子差速控制技术。考虑车辆驾驶时轮胎垂向载荷、侧向力和侧偏角等因素,运用刚体运动原理构建混合动力汽车动力学模型;以车外某点为圆心,通过阿克曼理论计算前轴内外车轮转向角,参考汽车质心速率推算内外车轮转向工况下行驶速度,明确双驱动轮转速;推算内外侧转速和驱动轮距真实转速的耦合关系,将相对滑移率拟作差速控制参数,计算车辆系统性能指标,利用线性二次模型推导差速控制规律,以系统性能指标最小为目标,构建车辆系统最佳差速控制器。结果表明,所提技术能将电子差速滑转率控制在极低水平,降低了车辆的打滑概率,显著提升了车辆驾驶安全性。     

电动汽车永磁无刷轮毂电机控制策略建模

针对轮毂电机的独立控制问题进行研究,分析轮毂电机的基本结构和类型,建立了无减速机构的轮毂电机动力学计算模型,探讨轮毂电机电磁转矩的控制方法。在理论分析的基础上,建立了轮毂电机的直接转矩控制方法模型、车辆控制模型和地面负载输入模型,研究不同路面情况和控制转矩输入下,轮毂电机的滑移率和轮速的差异性关系以及制动过程中定转子间隙变形情况,选择了合适的轮毂电机制动控制方法。仿真和试验结果表明,轮毂电机的转矩控制方法具有控制精度高、响应迅速的特点,搭载轮毂电机的电动汽车具有良好的操纵稳定性。     

轮毂电机驱动汽车电子差速与差动助力转向的协调控制

为提高轮毂电机驱动电动汽车转向过程的操纵稳定性和转向轻便性,提出电子差速与差动助力转向的协调控制方法,通过分配左右轮毂电机的转矩,实现对汽车转向稳定性和转向盘转向助力协调优化控制。分别对电子差速与差动助力转向控制方式进行分析,得出两种控制趋势以及与车辆状态变化响应的一致性,验证了协调控制的可行性;采用设置权重系数的方法设计了协调控制策略。分析车速及转向盘转角对车辆横摆角速度以及驾驶员转向盘转矩的影响,设计出车速自适应的协调控制权重系数。进行Matlab与CarSim的联合仿真以及实车道路试验验证,仿真与道路试验结果均表明协调控制策略兼顾了车辆差速转向稳定性与驾驶员转向盘转向助力的性能,实现了低速时差动助力转向控制为主以降低驾驶员转向手力,高速时电子差速为主以提高车辆稳定性的综合控制目标。     

基于差动驱动的电子差速控制方法研究

针对目前采用转速或转矩控制模式实现电子差速所存在的问题,提出了一种基于差动驱动的电子差速控制方法,从整车动力学层面上设计了基于滑模控制理论的横摆运动控制模块;在充分考虑轮胎摩擦椭圆和执行机构物理限制的基础上,设计了差动驱动控制模块和滑转率控制模块.研究结果表明,该电子差速控制策略简单有效,不但能保证每个驱动轮都有很好的...     

基于二阶滑模算法的双电机后驱车辆差速系统设计

为提高双电机后驱车辆的侧向稳定性、解决传统一阶滑模控制在车辆稳定性控制中出现的抖振问题,本研究设计了基于二阶滑模算法的双电机后驱车辆差速系统并进行了仿真.首先,建立了车辆2自由度线性模型和7自由度整车模型.在模型基础上,设计了一个两层控制器.其中,上层控制器用以求得总的修正力矩,下层控制器对总力矩进行分配.在上层控制器中,基于滑模控制理论建立了二阶滑模控制器.在下层控制器中,设计了一种利用车轮垂向载荷分配修正力矩的分配方法.最后,利用计算机软件Carsim和Simulink进行联合仿真测试.结果 表明,设计的差速系统可以明显提升双电机电子差速车辆的侧向稳定性,并能有效抑制滑模算法的抖振.     

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.     

基于路面识别的电动汽车驱动防滑控制策略研究

针对电动汽车在低附着路面行驶时驱动轮滑转问题,对后轮独立驱动电动汽车进行了驱动防滑控制研究,提出了基于模糊路面识别的自适应模糊PID控制方法,提高汽车在极限工况下车辆的稳定性。首先根据轮毂电机转矩、转速易于测得的优势,设计了基于Burckhardtμ-S模型的模糊路面识别算法。根据车辆运动状态,路面识别算法对当前路面和最优滑转率进行辨识。然后采用自适应模糊PID控制器将驱动轮滑转率实时控制在最优滑转率附近。最后选择典型工况,基于Car Sim与Matlab/Simulink联合仿真实验对控制方法进行了验证。仿真结果表明,该模糊路面识别算法能够较好识别路面附着系数和其最优滑转率;基于路面识别的驱动防滑控制具有良好的控制效果,提高了极限工况下车辆的稳定性与动力性。     

四驱混合动力轿车驱动工况无迹卡尔曼车速估计

针对驱动模式复杂多变的四驱混合动力轿车,考虑其后轮毂电机驱动转矩的准确可测以及既定模式下前驱动轮转矩的可推算性,结合电子稳定程序(Electronic stability program,ESP)系统传感器信号,提出无迹卡尔曼车速估计算法。搭建四驱混合动力轿车仿真平台,其集成了驱动系统模型、非线性7自由度车辆动力学模型和统一轮胎模型。基于车辆动力学模型和轮胎模型,设计融合驱动轮转矩信息和传感器信息的车速估计算法,并将估计结果与仿真车速进行比较分析。在样车上加装转向盘转角、横摆角速度和质心加速度等传感器,采集轮转、驱动轮转矩信息,在后轮纯电驱动模式低速双纽线试验、四轮混合驱动模式双移线和蛇行试验工况下,对所设计算法进行实车道路试验。仿真和实车试验结果表明,无迹卡尔曼车速估计算法精度较高,且具有较强的工况适应性。     

考虑轮胎弛豫特性的轮毂电机驱动电动汽车鲁棒自适应驱动防滑控制

针对轮毂电机驱动电动汽车驱动防滑控制问题,充分考虑轮胎弛豫特性对加速舒适性的影响,提出一种基于线性参数时变-鲁棒保性能极点配置的驱动防滑控制方法。阐述轮胎弛豫特性与传统稳态车轮旋转动力学的耦合机理,指出弛豫特性是造成的滑移率振荡的原因,并依此建立弛豫车轮旋转动力学模型。为了抑制车轮滑转的同时降低弛豫特性对纵向舒适性的影响,基于保性能极点配置方法设计驱动防滑控制系统。针对模型中存在的摄动参数与时变参数,构建鲁棒控制-增益调度策略保证滑移率跟踪的稳定性。数值仿真和实车试验结果表明,所设计的驱动防滑控制系统可以实现任意路面附着与初始车速下车轮滑移率的自适应控制,具有较强的鲁棒性。与传统的驱动防滑控制系统相比,其对车身加速度振荡的抑制更加明显,提高轮毂电机驱动电动汽车的纵向稳定性和加速舒适性。     

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。     

基于滑模变结构控制的多轮独立电驱动车辆驱动防滑控

车辆在低附着路面起步或加速时,车轮极易发生滑转,严重影响车辆行驶动力性和稳定性。针对多轮独立电驱动车辆的驱动防滑控制问题,基于滑模变结构控制理论,设计了防滑控制算法,并设置平滑切换函数,减小转矩切换引起系统输出的抖振,通过滑模变结构控制器调节电机转矩,使车轮滑转率跟踪最优滑转率。在ADAMS/View与MATLAB/Simulink中分别建立车辆动力学模型和防滑控制器模型。机电联合仿真实验结果表明:该控制算法能够在车辆起步阶段或加速行驶时有效控制车轮滑转率,达到了提高车辆动力性的目的。     

基于电机/液压制动系统协同控制的电动汽车稳定性控制研究

针对高速行驶工况下分布式驱动电动汽车的稳定性控制问题,对分布式驱动电动汽车参考模型、模糊PI控制、车辆动力学规划、电机/液压系统协同控制策略、最优控制分配方法等方面进行了研究,对分布式驱动电动汽车电液复合稳定性控制策略进行了归纳,提出了基于轮毂电机/液压制动系统协同控制的车辆稳定性控制系统。利用Carsim建立了分布式驱动电动汽车动力学模型,并通过Simulink设计了电机/液压协同控制策略,在Car Sim/Simulink联合仿真平台上进行了正弦停滞转向试验。研究结果表明:在极限工况下,无控制或仅电机控制车辆均无法保持稳定,采用电机/液压制动系统协同控制则能保证车辆操纵稳定性。     

独立驱动电动汽车转向稳定性控制方法研究

以提高轮毂电机驱动电动汽车转向稳定性为目的 ,针对传统PID算法扰动抑制能力不足,利用神经网络提高基于PID的横摆力矩和滑移率控制系统的稳定性,并针对神经网络收敛速度慢、易陷入局部最优解的问题,提出利用粒子群算法对控制器参数进行优化并对权值进行改进的神经网络PID方法.以四轮轮毂电机独立驱动电动汽车为研究对象,以跟踪期望的横摆角速度为控制目标,基于Carsim/Simuink联合仿真平台,对建立的四轮独立驱动电动汽车横向运动学模型及提出的控制策略进行不同工况下的对比验证,结果表明提出的控制方法优化了传统PID控制算法,振动频率幅值小、能更好地逼近理想值,可改善车辆转向性能、提高稳定性以避免事故的发生.     

基于模糊滑模控制的再生制动系统稳定性分析

针对电动汽车再生制动系统稳定性问题,将模糊滑模控制技术应用于再生制动过程的稳定性研究。分析了再生制动过程中3种制动模式之间的相互关联以及动态演化,并综合考虑车辆制动稳定性及制动能量回收率,提出了电机再生制动力和前后轮液压制动力协调控制的最大化制动力分配策略;以滑移率为控制目标,将模糊控制与变结构控制相结合,建立了基于电机再生制动的稳定性模糊滑模控制策略;依据实车参数,对控制策略模型进行了仿真分析。研究结果表明,模糊滑模控制实现了电动汽车制动模式的合理切换,并验证了控制策略的有效性。     

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。