分布式驱动电动汽车横向稳定性抗饱和滑模控制

【目的】探讨轮毂电机输出转矩的幅值和响应速度饱和的问题。【方法】以分布式电动驱动汽车为研究对象,结合二阶嵌套饱和函数对滑模控制进行抗饱和设计,并基于轮毂电机的峰值转矩及其在台架试验中的实际响应设计抗饱和滑模控制器的上下限参数。【结果】抗饱和滑模控制器能严格限制直接横摆力矩的幅值和变化速率,能极大地提高极限工况下车辆的横向稳定性。【结论】本文提出的方法有效解决了极限工况下轮毂电机易陷入饱和的问题,避免了因车轮滑移导致车辆失稳。

分布式驱动电动汽车状态与路面附着系数估计

【目的】准确获取车辆行驶状态参数和路面附着系数对于维持分布式驱动电动汽车的安全性和稳定性十分重要,针对于此,研究了一种能够准确估计其参数的算法,既能降低量产车辆的成本,又能达到车辆安全稳定的目的。【方法】首先,建立三自由度车辆模型,应用基于奇异值分解方法(SVD)的容积卡尔曼滤波算法搭建参数估计器。然后,搭建Carsim/Simulink联合仿真实验平台,采用高、低附着和对接路面双移线工况进行仿真验证。【结果】仿真实验结果表明,估计器能够较准确地估计出参数的真实值。基于仿真的良好估计效果,搭建实车实验平台,进一步进行验证得出,实车实验结果与仿真结果趋势一致,该算法具有较好的估计准确性和时效性。

分布式驱动电动汽车侧向稳定性集成控制策略综述

以不同控制策略协调工作效果为目标,从分布式驱动电动汽车整体结构和控制结构出发,结合汽车侧向稳定性内部耦合原理的分析,对分布式驱动电动汽车侧向稳定性集成控制策略进行综述。针对分布式驱动汽车的整体结构,总结了汽车整体结构的发展以及针对驱动电机的两种不同结构,分析了分布式驱动电动汽车常见的分散式、集中式和分层式控制结构的优缺点,整理出了分布式驱动电动汽车侧向稳定性集成控制策略实现的参数判断工作区间法、实验计算权重法和算法协调法等3种方法。最后,对分布式驱动电动汽车侧向稳定性集成控制策略进行了总结和展望。

分布式驱动电动汽车稳定性控制研究综述

分布式驱动电动汽车具有可控自由度高、响应速度快等优点,是新能源汽车的重要发展方向之一,针对分布式驱动电动汽车稳定性控制的研究也越发深入。文章主要从车辆动力学和稳定性控制器设计两方面介绍目前国内外分布式驱动电动汽车稳定性控制现状,并对稳定性控制技术当前存在的优缺点进行总结和展望。

分布式驱动电动汽车自适应巡航控制策略研究

以分布式驱动汽车为研究对象,针对多目标协同的自适应巡航问题,应用非线性可变车头时距模型,对坡道、弯道工况设计了间距补偿策略,提高实际车间距离信号的准确性;综合考虑车辆行驶安全性,舒适性,节能性,设计了基于模型预测控制(Model predictive control,MPC)算法、分层控制的自适应巡航控制(Adaptive cruise control,ACC)系统。基于变步长离散化的方法改进ACC系统多目标协同上层控制算法,在保证较长预测时域的基础上提高系统的精确性和实时性。下层控制器中建立逆驱动系统模型、逆制动系统模型,制动/驱动切换逻辑,以车辆整体驱动效率最优为目标设计了期望力矩分配策略。在CarSim/Simulink搭建仿真环境验证了所设计策略的有效性。

分布式驱动电动汽车转矩优化分配模式探究——基于低碳节能技术分析

随着社会对可持续发展的需求不断增加,低碳经济已成为全球经济发展的重要方向。在这一背景下,电动汽车作为替代传统燃油车辆的重要选择,其经济性和性能优化成为研究的焦点之一。文章针对分布式驱动电动汽车提出一种经济性转矩优化分配模式。首先,围绕分布式驱动技术原理,探究该技术在电动汽车领域的应用。然后从经济性角度思考如何在保证速度的前提下对转矩控制策略进行优化。最后,以仿真试验为基础,对提出的经济性转矩优化分配模式进行验证,结果表明,文章提出的优化发配策略具备实用价值,可以在保证驱动电机效率的前提下,降低能耗。

融合稳定性的分布式驱动电动汽车路径跟踪控制策略研究

提出了一种融合车辆稳定性的路径跟踪控制策略,以提高分布式驱动电动汽车在高速、低附着等危险行驶工况下的路径跟踪精度和车辆稳定性,该控制策略包括路径跟踪控制层、稳定性控制器决策层、驱动轮转矩分配层。针对LQR路径跟踪控制器在高速大曲率工况下跟踪精度不足的问题,采用闭环PID矫正驾驶员模型补偿车辆前轮转角,并设计稳定性控制器用以跟踪车辆理想参考模型,基于模型预测控制算法决策出附加横摆力矩,同时以轮胎负荷率最小为目标优化车轮驱动转矩分配。利用自主开发的分布式驱动电动试验车分别在高速高附着和高速低附着双移线工况进行试验。结果表明:相对于只运用闭环PID矫正的LQR路径跟踪控制器进行路径跟踪,车辆在干燥的混凝土路面以90 km/h速度行驶时,融合车辆稳定性的路径跟踪精度的横向均方根误差降低了29.7%;车辆在潮湿沥青路面以70 km/h速度行驶时,均方根误差降低了10.3%。所提控制策略能够提高车辆的路径跟踪精度,满足车辆在危险行驶工况下的横摆稳定性。

基于多参数控制的分布式驱动电动汽车操纵稳定性控制策略研究

为改善高速低附着路面上的车辆动力学性能,本文针对分布式驱动电动汽车提出一种基于多参数控制的操纵稳定性控制策略,包括上层轨迹跟踪控制和下层转矩分配控制。上层控制器设计基于2自由度车辆模型和驾驶员预瞄偏差模型,提出了MPC轨迹跟踪控制策略,实现对侧向偏差、横摆角偏差、质心侧偏角、横摆角速度的多参数控制。下层控制器以轮胎负荷率最小为优化目标,获得4个车轮电机转矩的最优分配量,借助于7自由度动力学模型,在双移线、蛇行工况下完成了CarSim-Simulink联合仿真。结果表明:提出的控制策略改善了高速、低附着工况下的操纵稳定性和轨迹跟踪精度。

分布式驱动电动汽车四轮转向与横摆力矩集成控制研究

针对四轮独立驱动与独立转向的分布式驱动电动汽车稳定性控制问题,提出了一种四轮转向与横摆力矩集成控制策略。采用分层控制结构,基于模糊理论设计上层控制器,根据期望横摆角速度、期望质心侧偏角与实际值的偏差,计算附加后轮转角和附加横摆力矩;下层控制器包括四轮转角控制器和四轮力矩分配器,附加后轮转角控制器根据转向盘转角和车速分别采用比例前馈加模糊反馈或阿克曼转向进行附加后轮转角控制,四轮力矩分配器根据附加横摆力矩需求采用二次规划算法对四轮力矩进行优化分配。选取典型实验工况,通过联合仿真实验对后轮转向与横摆力矩集成控制策略进行验证。结果表明:集成控制策略能有效提高分布式驱动电动汽车稳定性。

分布式驱动电动汽车轨迹跟踪与横向稳定性协同控制

【目的】针对车辆轨迹跟踪过程中车辆横向稳定性和跟踪精度的多目标控制问题,提出一种基于可拓集合的车辆轨迹跟踪与横向稳定性协同控制策略。【方法】建立了包含车辆轨迹跟踪精度和横向稳定性的统一车辆模型,基于滑模控制策略建立上层控制器,实时计算能够实现车辆轨迹跟踪的前轮转角和改善横向稳定性的直接横摆力矩。结合可拓集合理论,提出了轨迹跟踪精度和横向稳定性两个控制权重的自适应调整方法,以实现两个控制目标的协同控制。利用分布式驱动电动汽车四个车轮转矩可独立控制的优势,提出了最大化路面附着极限利用率的车轮转矩分配控制策略,以达到可靠实现直接横摆力矩的目的。【结果】基于MATLAB/Simulink和CarSim的联合仿真,验证了所提出的协同控制策略在确保车辆精确跟踪轨迹的同时,改善了车辆的横向稳定性。【结论】仿真结果证明,基于车辆横向稳定性指标的可拓距能准确地评价车辆的横向稳定性,提出的轨迹跟踪精度与横向稳定性控制权重自适应调整方法能协同控制两个目标,转矩分配控制策略能可靠实现直接横摆力矩。

基于动态门限值的分布式驱动电动汽车驱动力矩控制研究

为改善分布式驱动电动汽车高速行驶稳定性,避免频繁驱动控制操作对汽车行驶安全性的影响,提出了一种适应不同驾驶工况的参数动态门限值算法,设计了汽车附加横摆力矩滑模控制策略和驱动力矩二次规划优化分配控制策略,并进行了角阶跃输入工况和双正弦输入工况的仿真分析。结果表明,所设计的控制策略能有效控制汽车的质心侧偏角与横摆角速度,在保证汽车行驶稳定性的前提下,使质心侧偏角与理想值偏差减小了3.6%以上,轮胎附着利用率减少19.5%以上,有效地降低了轮胎附着利用率,提高了汽车的行驶安全性。

基于NFTSMC的分布式驱动电动汽车稳定性控制

为提高分布式驱动电动汽车在极限行驶工况下的稳定性,提出了一种具有三层结构的直接横摆力矩控制策略。顶层控制器解析驾驶人期望行驶状态值;上层控制器采用非奇异快速终端滑模控制(NFTSMC),决策维持车辆稳定行驶所需附加横摆力矩;下层控制器以车辆稳定裕度最大为目标,以电机输出极限、路面附着极限、轮胎纵/侧向力耦合关系为约束,基于加权最小二乘法实现4轮力矩动态优化分配。基于MATLAB/Simulink和Carsim仿真平台开展仿真试验。结果表明:相比滑模控制,车速为70 km/h时,双移线和正弦迟滞工况下,质心侧偏角最大跟踪误差分别减小66.7%、45.8%,均方根误差分别减小64.8%、56.4%,可见该策略能够提高期望状态跟踪精确性,改善车辆在极限行驶工况下的稳定性。

分布式驱动电动汽车的横向稳定性控制研究

为提高分布式驱动电动汽车的横向稳定性,旨在通过协同控制车辆的主动前轮转向系统与直接横摆力矩控制系统来实现。首先,基于整车线性二自由度模型,根据质心侧偏角-质心侧偏角速度的相平面描述的稳定区域边界设计上层控制器,再由相平面策略确定下层控制器中的主动前轮转向控制器和直接横摆力矩控制器的协调控制系数;然后,通过变结构滑模控制的下层控制器计算所需的附加前轮转角和附加横摆力矩来调整车辆驱动力矩分配;最后,分别进行双移线工况和阶跃工况下的硬件在环试验分析,试验结果表明,协同控制分布式驱动电动汽车的主动前轮转向系统与直接横摆力矩控制系统能更好地提高其横向稳定性。

分布式驱动电动汽车附着稳定性控制

通过分析车轮垂向载荷转移对轮胎附着裕度的影响机理,制定一种直接横摆力矩控制策略以充分发挥车辆极限附着行驶能力。采用分层式控制结构,上层为附加横摆力矩决策层,运用模型预测控制算法求解所需的附加横摆力矩;下层为四轮转矩优化分配层,将上层求得的附加横摆力矩优化分配给各轮,以修正车身姿态。通过Matlab/Simulink与CarSim联合仿真测试和基于dSPACE LabBox驾驶模拟器台架的硬件在环实验,验证转矩分配方案的合理性与控制策略的有效性。实验结果表明:该策略有效改善了各轮附着利用情况,提高了车辆极限行驶能力与附着稳定性。

基于改进指数滑模控制器的分布式驱动电动汽车转矩优化分配策略研究

为提高分布式驱动电动汽车的横向稳定性,提出了一种新的直接横摆力矩控制方案。该方案采用分层控制结构,由上层控制器和下层控制器组成。在上层控制器设计了一种改进指数趋近律的滑模控制器,用于计算维持车辆横向稳定性所需的附加横摆力矩。改进的指数趋近律通过添加关于滑模面函数的方式,在远离滑模面时,增加趋近速度;接近滑模面时,减小趋近速度,以此来抑制抖振现象。在下层控制器中提出了一种基于优化的转矩分配方式,采用多元宇宙优化算法,以最小化轮胎利用率为目标函数,对转矩进行计算并最优地分配到各个轮内电机。Carsim和Simulink联合仿真表明,高速高附着路面,横摆角速度跟踪误差由6.4%降低到2.7%,质心侧偏角范围在0.018 rad以内;低速低附着系数路面,横摆角速度跟踪误差由5.2%降低到3.8%左右,质心侧偏角范围在0.0085 rad以内。与基于规则分配的策略相比,所提出的策略有更好的稳定性。

分布式驱动电动汽车驱动电机轴承故障诊断研究综述

分布式驱动电动汽车具有驱动传动链短、传动高效、结构紧凑等特点,已成为当前汽车行业发展的一大趋势。电动汽车驱动系统作为电动汽车“三电”核心部件之一,其驱动电机是电动汽车唯一动力源,而轴承作为电机的关键易损部件,对电动汽车的安全性起着重要作用。要想切实提高电动汽车的运行安全,需要掌握驱动电机轴承的故障诊断方法。因此,介绍了分布式驱动电动汽车驱动系统的电机常见故障,重点从机器学习方面对滚动轴承故障诊断经典算法和轮毂电机轴承故障诊断算法进行综述,总结了不同方法的优点、局限性和应用现状,并对机器学习在故障诊断领域的未来发展方向进行了展望。

分布式驱动电动汽车经济性转矩优化分配策略

针对分布式驱动电动汽车,本文提出一种以经济性为目标的驱动轮转矩优化分配策略,该控制策略首先基于模糊控制识别驾驶意图,获取整车需求扭矩,然后以整车驱动能耗最优为目标,基于动态规划算法离线计算前、后轴电机经济性转矩分配系数,从而在保证计算速度的同时提高车辆的经济性。最后,Carsim/Simulink联合仿真结果表明,本文所提出的驱动轮转矩控制策略有效改善了驱动电机的工作效率,在循环工况测试中,动力电池SOC增加了0.27%,能量消耗降低了4.19%,提高了车辆的经济性能。

分布式驱动电动汽车转矩优化分配的分析

采用分布式驱动的新能源电动汽车,其驱动转矩的分配摆脱了传统驱动装置固有的束缚,从而获得了提升自身性能的极大潜力。文章以某运动型分布式驱动电动汽车为对象,通过优化分配各车轮驱动转矩来提高车辆的多项行驶性能。根据分布式驱动电动汽车的驱动特点,使用CarSim和Simulink联合建立了车辆动力学模型;以车辆能效优化及稳定性为控制目标分别设计了相应的转矩优化分配控制策略;为解决多目标同时控制时互相干涉的问题,在各控制策略之上设计了多目标联合控制策略;最后选择典型工况进行仿真实验,实验表明:基于各目标的单个转矩优化分配控制策略都达到了良好的控制效果;在多目标联合控制策略的调控下,各转矩优化分配控制策略可以协调工作,根据实际情况各自发挥能效。

分布式驱动电动汽车多执行器容错控制研究

分布式驱动电动汽车的各轮轮毂电机驱动力矩独立可控,是一个典型的过驱动系统。通过优化各轮驱动力矩分配,可以实现容错控制。本文中以分布式驱动电动汽车为研究对象,针对线控转向系统和轮毂电机多执行器同时失效的轨迹跟踪问题,提出了一种基于差动转向和驱动转矩分配的容错控制方法。该方法采用分层式架构:上层控制器通过模型预测控制方法得到前轮转角,并在转向系统执行器失效时,通过滑模控制方法计算差动转向力矩;下层控制器结合故障诊断信息,基于二次规划算法求解存在驱动电机失效情况的转矩优化分配策略。最后,进行了单执行器失效及多执行器同时失效的仿真实验,结果验证了该容错控制方法的有效性。

基于分布式驱动电动汽车车身稳定性提高的研究

分布式驱动电动汽车相比于传统汽车具有动力单独控制,传动效率高等优点。为充分发挥分布式驱动电动汽车的动力以及结构特点,本文对分布式驱动电动汽车稳定性提升的方法进行研究。提出了一种基于车轮滑移率来判定车轮运动状态,通过控制车轮转矩输出使得车轮处于最佳滑移率区间的方式来降低车轮打滑的情况,进一步提升车身的横向稳定性与驾驶舒适性。在CarSim和Simulink联合仿真中进行实验测试,实验证明该方法在路面低附着系数的情况下具有良好的效果。