四轮轮毂电机驱动智能电动汽车转向失效容错控制研究

四轮轮毂电机驱动电动汽车各轮驱动力矩独立可控,可通过控制前轴左右两轮的力矩差实现前轮转向.以四轮轮毂电机驱动智能电动汽车为研究对象,针对线控转向系统执行机构失效时的轨迹跟踪和横摆稳定性协同控制问题,提出一种基于差动转向与直接横摆力矩协同的容错控制方法.该方法采用分层控制架构,上层控制器首先基于时变线性模型预测控制方法求...     

轮毂电机驱动纯电动汽车多功能转向系统仿真研究

轮毂电机驱动电动汽车在底盘空间布局、整车操控性与灵活性上有着集中驱动无法比拟的优势,近年来受到了广泛关注。针对四轮独立驱动纯电动汽车的转向差速问题,以改善低速转向灵活性为目标,对轮毂电机驱动电动汽车的电子差速控制系统进行了仿真研究。分析了前轮转向、异向转向、斜行转向、原地转向4种转向模式,并采用4路并行的复合PI控制器对各轮轮速、电流进行双闭环反馈控制以提高响应速度和控制精准度。仿真研究结果表明:该电子差速控制系统对控制器要求不高,但具备较高的响应灵敏度和控制精度,很好的跟踪了理论模型,极大的提高了汽车的转向灵活性,实现了电动汽车既差速又差力的转向。     

轮毂电机独立驱动电动汽车差速转向路感控制研究

为改善电动轮汽车差速转向系统的转向路感,建立了电动轮汽车差速转向和整车系统的动力学模型。基于鲁棒控制理论,在保证H∞性能的前提下,设计了系统PID控制器,并进行了仿真分析。结果表明,基于H∞-PID控制的差速转向系统可在满足系统H∞鲁棒性能的基础上,进一步减小系统的静态误差,提高差速转向路感系统的灵敏度和系统精度,使驾驶员获得更为满意的转向路感。     

基于PID控制的轮毂电机驱动钻机自动送钻系统设计

基于交流变频电机作为送钻电机完成自动送钻的现状,设计了一种轮毂式电机驱动的钻机自动送钻系统,以提高送钻电机依据传感元件反馈的各种实时送钻参数做出及时应对的能力,使得送钻电机可以及时调整自身转速并控制绞车转动完成起、下钻操作,最终达到实时平稳、匀速起下钻。根据轮毂电机特性选取了电机类型和参数,运用串并联多层次多自由度的弹簧阻尼动力学系统平衡原理建立了自动送钻系统动力学模型并求得整个系统的动力学方程,设计了一种轮毂电机对绞车的PID控制算法并通过Simulink仿真。仿真结果表明,与现有的送钻电机相比,所设计的轮毂电机能够调节绞车转速,使绞车转速更快地趋于匀速、稳定,并能根据不同情况及时响应,有利于起、送钻的控制操作。     

重型车辆轮胎原地转向阻力矩研究

轮胎原地转向特性对转向系统设计匹配至关重要。针对原地转向阻力矩经验公式不能描述转向阻力矩和轮胎转角之间关系这一问题,对轮胎原地转向阻力矩进行了实车测试,并将Lugre模型引入原地转向阻力矩的分析中,得到了很好的一致性。试验和分析表明:轮胎原地转向阻力矩和车轮转角呈非线性关系,阻力矩随着车轮转角的增加逐渐增大,最终趋于一个定值。该研究对重型车辆液压助力转向系统的匹配设计、安全性和可靠性提供了一定的理论依据和试验参考。     

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。     

四轮轮毂电机驱动电动汽车驱动防滑控制关键技术综述

驱动防滑控制是四轮轮毂电机驱动电动汽车主动安全控制关键技术之一。分别从车速估计方法、路面识别方法、驱动防滑控制算法三个方面综述了四轮轮毂电机驱动电动汽车驱动防滑控制的关键技术与难点。通过比较车速估计方法中基于运动学和基于动力学的估计方法的优缺点,明确了基于多方法、多信息融合的估计方法是提高车速估计精度的重要措施。比较了基于试验与基于模型的路面识别算法,分别对路面识别中涉及的路面附着系数估计方法、路面类型识别方法进行了分析,并指出:基于试验的路面识别方法仍需提高对测试环境的鲁棒性,基于模型的识别方法则需提高轮胎模型精度以及不同工况的自适应性。总结了基于滑转率控制和基于电机输出转矩控制的驱动防滑控制策略,对现有驱动防滑控制算法进行了分析,并指出提高算法的适应性和鲁棒性是未来的研究重点。最后对四轮轮毂电机驱动电动汽车驱动防滑关键技术发展方向进行了展望。     

小型机器人原地转向机构研究

原地转向机构可实现多种工作模式，适合不同环境下的工作，但存在着结构和控制复杂的缺点。几种原地转向机构各有优缺点，适合不同的工作要求，经过改良之后，可以满足一般需求。     

基于转矩控制的电动车用无刷直流轮毂电机控制系统的研究

介绍了电动汽车用无刷直流轮毂电机控制系统的组成及转矩控制策略.给出了以无刷直流轮毂电机为驱动电机,以DSP电机专用控制芯片TMS320LF2407A为核心的控制器设计方案.介绍了主控制器以及电机驱动部分的硬件电路设计,初步试验表明所提出的设计方案具有较高的性能.     

电动汽车驱动电机与控制方法

探讨永磁无刷交流同步电机与开关磁阻电机满足电动汽车不同工况的控制方法,为电动汽车驱动电机的研究与设计提供参考。     

原地转向电动汽车参数化模型的建立

为了提高电动汽车的机动灵活性,实现车身绕任一点的旋转和沿任一方向的平移,提出了一种用于外转子式轮毂电机驱动电动汽车的原地转向设计方案。该方案采用主销偏置式双横臂悬架导向机构和锥齿轮线控转向机构,通过备份电机和电机切换机构提高线控转向的可靠性。另外,采用虚拟样机技术和机械系统动力学仿真分析软件ADAMS,建立了完全参数化的几何模型,并对悬架导向机构进行了优化设计。     

四轮轮毂电机驱动电动汽车纵侧向稳定性协调控制策略研究

结合四轮轮毂电机驱动电动汽车四轮转矩独立可控的特点,针对加速同时转向时地面附着力不足的情况,研究车辆纵向和侧向稳定性协调控制策略。针对未知和复杂多变的路面附着情况,设计对路面附着变化具有良好鲁棒性的滑转率自寻优驱动防滑控制策略,采用滑模控制方法实现了对路面最优滑转率的自适应追踪。在此基础上,构建稳定性协调控制策略,通过对车辆纵、侧向动力学目标进行优先级判断和多目标协调控制,有效提升了车辆纵向和侧向稳定性。通过CarSim-Simulink联合仿真验证了驱动防滑控制策略在未知路面附着情况下的有效性,提出的纵侧向稳定性协调控制策略能够有效提升车辆的纵向和侧向稳定性,控制效果优于直接横摆力矩控制。     

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。     

基于动力学分析的差速驱动AGV原地转向稳定性研究

针对偏心式差速驱动货叉自动导引车(Automated Guided Vehicle,AGV)在原地转向过程中出现旋转中心偏移,进而影响AGV原地转向稳定性的问题,采用动力学分析与仿真相结合的方法对差速驱动AGV原地转向稳定性进行研究.建立AGV原地转向动力学模型并对车体侧滑等现象进行分析,推导AGV原地转向稳定性的相关公式,获得影响AGV原地转向稳定性的结构参数和运动参数.通过动力学分析软件ADAMS仿真,仿真结果验证公式的精确性以及获得各参数对AGV原地转向稳定性影响规律.根据推导公式与仿真结果,获得优化的结构参数和运动参数,优化后的AGV原地转向稳定性显著提高.     

[分布式驱动电动汽车动力学控制]轮毂电机驱动电动汽车的侧翻稳定性分析与控制

To figure out the non-linear relationship between the unsprung mass and rollover stability of in-wheel motor drive electric vehicles, the effects of the unsprung mass on rollover stability in different road excitations were analyzed and an anti-rollover control strategy was investigated. First, taking the characteristics of four-wheel independent drive into consideration, the rollover dynamics vehicle models including the active suspension were established, and the rollover index suitable for uneven road was determined. Next, taking an in-wheel motor drive SUV as an example, the effects of unsprung mass on the vehicle roll stability were verified respectively. Finally, hierarchical controllers were designed based on the distributions of the four wheels driving torques. And some simulation tests with typical manoeuvres were also conducted to evaluate the proposed control method. The results show that, the unsprung mass and the rollover stability form a normal distribution on flat road, however, once existing road excitation, there is complex coupling relationship among the effects of unsprung mass and rollover stability. With the hierarchical rollover prevention controller, the vehicle rollover maybe avoided effectively.     

基于轮毂电机驱动的全方位移动平台

将全方位轮和轮毂电机驱动技术结合起来设计了一种新型的全方位移动平台,能在平面上实现任意方向运动,用于空间狭小的场合有较大优势.轮毂轮缘上垂直分布着很多小辊子,每个轮毂内都装有电机;平台采用了轮毂电机直接驱动,较传统电机具有转矩大、损耗小、结构紧凑等优点.     

电动轮驱动汽车空间稳定性底盘协同控制

电动轮驱动汽车可以独立控制各车轮驱/制动力矩,并能够通过驱动、制动、转向和悬架系统的协同显著提升线控底盘的动力学控制能力,但车辆各子系统控制功能的简单叠加无法发挥整车控制能力。为改善线控底盘的整车稳定性控制效果,提出综合前轮主动转向、四轮差动驱动和悬架主动调控的空间稳定性协同控制方法。搭建整车动力学仿真平台,分析车辆失稳过程特征;构建底盘协同控制架构,计算出车辆状态期望值及主动悬架介入条件,设计出前轮主动转向和四轮差动驱动直接横摆力矩控制权重分配方法;设计出基于模型预测控制的前轮主动转向控制器、基于滑模变结构控制的直接横摆力矩控制器及基于非奇异终端滑模控制的主动悬架控制器并完成了仿真验证。研究表明,提出的底盘协同控制方法在不同附着条件路面上均能保证车辆安全、稳定行驶,所完成研究为线控底盘集成控制策略开发提供了新思路。     

基于横摆角速度负反馈的电传动履带车辆原地转向控制策略

针对电传动履带车辆的原地转向问题进行了转向控制策略研究。建立了转向动力学模型,进而提出一种基于横摆角速度负反馈的双侧电传动履带车辆原地转向控制策略,将电机最大力矩作为力矩控制初始值以提高转向响应能力,引入横摆角速度负反馈并通过方向盘转角信号控制负反馈增益;对负反馈函数中的参数M与k对控制效果的影响进行了理论分析,为控制系统的设计提供了依据;进行了MATLAB仿真,仿真结果表明控制策略合理有效。     

轮毂电机转矩脉动抑制的正弦驱动系统设计及实现

基于不对称规则采样算法的原理,设计了轮毂电机转矩脉动抑制的正弦驱动系统。利用主控单元MC9S08DZ60的电机控制专用通道产生双电机所需的两组三相正弦脉宽调制波,并根据霍尔位置传感器所提供的电机转子位置和速度信息,实时调整正弦波的幅值与周期以保证系统具有优良的动态性能。实验结果表明,该系统能够有效地抑制电磁转矩脉动,实现了电机的平稳运转,满足超微型电动车轮毂电机低转矩脉动的要求,验证了上述设计方法的正确性和实效性。