A New Methodology for Reducing Yaw Rate Estimation Error

The dependency of the steady-state yaw rate model on vehicle weight and its distribution is studied in this paper. A speed-dependent adjustment of the yaw rate model is proposed to reduce the yaw rate estimation error. This new methodology allows the calibration engineer to minimize the yaw rate estimation error caused by the different weight conditions without going through the calibration process multiple times. It is expected that this modified yaw rate model will improve the performance of Electronic Stability Control (ESC) systems such as response time and robustness.

Design of Ethernet Based Data Acquisition System for Yaw Rate and Longitudinal Velocity Measurement in Automobiles

Design of an Ethernet network compatible data acquisition system for the measurement of yaw rate and longitudinal velocity in automobiles is presented.The data acquisition system includes a base node and a remote node.The remote node consists of a micro electro mechanical system(MEMS)accelerometer,an MEMS gyroscope,an advanced RISC machines(ARM)CORTEX M3 microcontroller and an Ethernet PHY device.The remote node measures the yaw rate and the longitudinal velocity of an automobile and sends the measured values to the base node using Ethernet communication.The base node consists of an ARM CORTEX M3 microcontroller and an Ethernet PHY device.The base node receives the measured values and saves in a microSD card for further analysis.The characteris tics of the net work and the measurement system are stu died and repor ted.

电动汽车行驶稳定性模型预测控制仿真研究

为了提高电动汽车行驶的稳定性,提出了一种集成的汽车和车轮稳定性控制系统,并对汽车行驶的稳定性控制效果进行仿真。创建电动汽车模型简图,给出电动汽车动力学方程式。采用模型预测控制技术,设计了一种集成的汽车和车轮稳定性控制器。采用MATLAB软件对电动汽车横摆角速度、行驶速度和侧滑角进行仿真,与无模型预测控制器输出结果进行对比。结果显示:采用无模型预测控制器,电动汽车横摆角速度、行驶速度跟踪误差较大,振动幅度较大,产生的侧滑角较大。采用模型预测控制器,电动汽车横摆角速度、行驶速度跟踪误差较小,振动幅度较小,产生的侧滑角较小。采用模型预测控制器,能够提高电动汽车行驶的稳定性,避免汽车在突然转弯时发生侧翻现象。

新能源汽车电机节能直接横摆力矩控制研究

为了降低电动汽车在行驶过程中的电机能量消耗,采用直接横摆力矩控制方法,并对车辆的车轮力矩和电机功率变化进行仿真验证。建立了车辆模型简图,根据牛顿第二定律推导出车辆转向运动方程式。针对传统两轮等力矩控制方法进行改进,提出了一种主动直接横摆力矩控制方法,推导出车辆连续行驶和转弯过程中的力矩分配律。利用转弯过程中车辆车轮的力矩变化来调节电机的功率变化,从而降低车辆电机的能量消耗。采用MATLAB软件对车辆横摆角速度、车轮力矩和电机能量消耗进行仿真,与两轮等力矩控制方法进行对比。结果显示:采用两轮等力矩控制方法,车辆横摆角速度跟踪误差较大,车轮力矩变化幅度较小,自适应调节能力较差,导致电机能量消耗较多;采用直接横摆力矩控制方法,车辆横摆角速度跟踪误差较小,车轮力矩变化幅度较大,自适应调节能力较好,使电机能量消耗较少。采用直接横摆力矩控制方法,能够自适应调整车轮力矩的变化,从而达到降低电机能量消耗目的。

分布式驱动车辆直接横摆力矩与转向控制

为了进一步提高车辆在转向行驶过程中的横向稳定性,针对分布式驱动电动汽车,提出了一种在分层集成架构下利用相平面法确定稳定区域控制车辆运动状态稳定的控制策略。由二自由度模型得到的理想侧向速度、理想横摆角速度与实际差值作为上层控制器输入值,上层控制器采用双滑膜控制器结构分别对理想侧向速度和理想横摆角速度进行追踪,分别得到控制量附加转角和附加横摆力矩;下层控制器主要依据相平面法得到的边界值协调控制转向控制和横摆力矩控制的输入输出值,通过最优分配算法将轮胎力和转向角分配到四轮,最终实现对车辆稳定性控制。对控制算法进行仿真验证,证明了所提控制策略的有效性和可行性。

汽车线控转向系统自适应变增益传动比设计

转向传动比是影响车辆主动安全性及操纵稳定性的重要因素。为改善线控转向车辆在低附着系数路面下的转向特性,设计了随路面附着系数和车速变化而自适应调整的变增益传动比。建立汽车二自由度模型,分析影响横摆角速度增益的因素,并通过仿真得到影响因素与增益之间的数据关系。采用Min-Max归一化方法,将影响因素与横摆角速度增益之间的数据进行预处理,构建神经网络数据集;设计蛇算法优化的BP神经网络(SO-BP),利用预处理后的数据集对SO-BP神经网络进行训练,由此动态获取变横摆角速度增益。采用变横摆角速度增益与侧向加速度增益按比例综合的策略,设计线控转向变增益传动比。利用Simulink-CarSim搭建线控转向整车模型,分别在高附着系数路面双移线工况和低附着系数路面角阶跃工况下,将所设计的变增益传动比与传统定增益传动比进行对比分析。结果表明:高附着系数路面条件下,两种传动比车辆的行驶轨迹误差保持在3%以内,而变增益传动比车辆的转向盘转角峰值降低了9.1%;低附着系数路面条件下,变增益传动比车辆在中低车速下的横摆角速度稳态值降低了22.3%、峰值降低了24.6%,中高车速下的横摆角速度稳态值降低了6.6%、峰值降低了10.8%。变增益传动比不仅可以提高车辆在高附着系数路面上的转向灵敏度,也改善了在低附着系数路面上行驶的安全性与操纵性。

四轮转向分布式驱动电动汽车操纵稳定性研究

为了研究电动汽车四轮转向技术对汽车操纵稳定性的影响,以某四轮转向电动汽车为研究对象,参照相关参数建立了二自由度模型;利用动态仿真软件CarSim,建立了四轮转向系统(4WS)电动汽车动力学模型,进行了低速转向和高速转向仿真。结果表明,与传统前轮转向汽车相比,4WS电动汽车在转弯时的横摆角速度波动较小,能更好抵抗外界干扰;4WS系统有效地提高了电动汽车高速和低速转弯时的稳定性和安全性能。

纯电动商用车集成驱动桥质量对操纵稳定性影响规律的研究

为研究集成式电驱动桥纯电动商用车的操纵稳定性,利用Adams/Car建立了车企某集成式电驱动桥纯电商用车整车模型,采用国标试验方法与评价指标分别进行了蛇形试验、方向盘角阶跃试验和方向盘角脉冲试验的仿真实验,分析了方向盘输入曲线和横摆角速度变化曲线及非簧载质量对整车操纵稳定性的影响规律。研究结果表明,汽车侧向加速度峰值、横摆角速度峰值随着电动集成驱动装置质量的增加而增大,簧下质量每增加100 kg,蛇形试验工况下的最终得分降低0.915%,方向盘角阶跃试验最终得分降低0.32%,获得了非簧载质量对操纵稳定性影响的具体规律。

长轴距车辆四轮转向控制算法设计

车辆长轴距设计在不增加车身长度的前提下可有效增大站立面积,增加单车载客量,在城市化发展的今天其设计已成为一种技术趋势,但对车辆的低速通过性和高速稳定性提出了新的挑战。对此,文章以长轴距商用车为研究对象,基于车辆动力学和汽车悬架设计理论,首先设计了长轴距车辆关键参数,搭建了整车18自由度动力学仿真模型;接着根据整车设计参数,以质心侧偏角度趋向于零为控制目标,设计了四轮转向控制算法;最后,研究了整车在不同转弯半径的稳态圆周工况和不同速度下的转角脉冲工况下,前轮转向控制和四轮转向控制对车辆动力学性能的影响。仿真结果表明,四轮转向设计在低速转弯半径为R15稳态圆周转弯工况下,通过空间从4.6 m降低到3.9 m,能有效地提升车辆前后轴的循迹能力,提升车辆行驶的通过性和安全性;在极速100 km/h脉冲工况下,侧向加速度峰值从4 m/s2降低到1.5 m/s2,横摆角速度峰值从11°/s降低到3°/s,因此,在高速转角脉冲工况下能够有效降低车辆侧偏角、侧向加速度和横摆角速度等动力学指标量,提升车辆的高速行驶的安全性、稳定性和舒适性。

基于自抗扰液压控制技术的汽车主动后轮转向方法

车辆转向过程中,存在稳定性与安全性低下问题,因此,提出基于自抗扰液压控制技术的汽车主动后轮转向方法。通过构建汽车横向动力学模型,并基于变动液压传动比精确计算后轮转向的期望横摆角速度;利用该期望横摆角速度作为跟踪目标,设计包含扩展状态观测器、跟踪微分器和非线性误差液压控制律的自抗扰液压控制器;通过获取附加后轮转角并调整,确保汽车能够紧密跟随理想模型,实现后轮转向的精准控制。仿真结果表明:通过跟踪车辆质心侧偏角与横摆角速度,并应用液压传动比,车辆稳定性得到显著提升,有效预防侧翻风险,确保行车安全。同时,该控制方法使汽车展现出优良的横摆角速度响应特性,且质心侧偏角预估值非常准确,对于提升车辆转向性能及行车安全具有重要意义。

基于决策树算法的风力发电机组偏航控制系统设计

风力发电机组偏航系统对风力控制方面效果欠佳,为提升风能利用率与发电效益,将决策树作为基本算法,构建风力发电机组偏航控制系统。整合信号采集、位置伺服和偏航传动等物理装置单元,建立偏航控制系统的硬件结构。基于决策树算法,综合考虑滞后性、机械损耗等影响因素,设计偏航控制规则提取、叶轮侧对风向及自动解缆等系统的软件控制程序。将系统应用于搭建的大型风力发电机组仿真模型中开展实验,通过对比风向角度呈线性递增过程中,控制前后偏航电机启动脉冲、发电机功率与风力机转速以及偏航角度等模拟数据发现,各项参数均与风向角度有较强关联性。偏航角度的曲线斜率无限接近1,与风向角度的等量线性关系显著。结果表明,该系统能提升机组的发电效率与偏航控制效率,能快速、精准地实现风力发电机组偏航控制。

考虑驾驶员意图的爆胎车辆运动轨迹研究

在面对突发的爆胎事件时,车辆的运动轨迹控制成为保障行车安全的关键。考虑到驾驶员在紧急情况下的反应能力和意图对车辆动态有着直接影响,文章聚焦于驾驶员意图的爆胎车辆运动轨迹分析,基于车辆模型对爆胎车轮参数修正,结合驾驶员反打方向的意图,通过carsim进行动力学仿真分析,研究在不同转向情况下车辆横摆角速度的变化趋势,为后期爆胎稳定性控制做前沿研究。

基于期望横摆角速度的视觉导航智能车辆横向控制

针对采用传统位置偏差控制方法的车道保持系统横向控制精度不高以及鲁棒性差等问题,提出一种跟踪期望横摆角速度的车辆横向控制方法。在车辆当前行驶位置和道路预瞄点之间实时规划逼近目标路径的虚拟路径,同时分析当前时刻车辆以无偏差形式沿此虚拟路径行驶时决定车辆行驶位置的横摆角速度及速度之间的关系。结合车辆道路相对位置及车身状态信息,设计期望横摆角速度生成器。基于7自由度非线性车辆动力学模型,设计滑模控制器跟踪期望横摆角速度,使得车辆稳定地跟踪目标路径。根据车道线宽度和边缘点数量统计进行边缘检测,能有效识别模糊车道边缘和抑制噪声,并通过对消失点的检测来有效去除非车道线的干扰。仿真及试验结果表明,与传统的位置偏差控制方法相比,期望横摆角速度法不仅能提高车辆横向控制的精确性且跟随偏差随车辆速度及道路曲率的变化波动范围小,具有很好的鲁棒性和自适应性。

考虑横向稳定性的智能车辆路径跟踪控制

对于智能车辆的路径跟踪,传统位置偏差控制方法往往忽略了车辆的动态稳定性.针对这一问题提出一种考虑横向稳定性的智能车辆路径跟踪控制方法.首先建立二自由度车辆动力学模型和路径跟踪误差模型,综合考虑车辆位置偏差和车辆动力学状态,利用基于反馈优势的反推法(FDB)生成期望横摆角速度;然后基于线性二次型跟踪器(LQT)设计了主动前轮转向(AFS)和直接横摆力矩控制(DYC)的集成控制策略,得到了理想的控制输入(前轮转角和外部横摆力矩),进而实现精确跟踪期望横摆角速度和质心侧偏角;最后在Simulink仿真环境中对提出的控制方法进行验证.结果表明:提出的控制方法在路径跟踪的同时具有很好的横向稳定性能;相比于不考虑横向稳定性的控制方法,提出的方法在路径跟踪过程中跟踪精度更高,车辆的质心侧偏角更小,横摆角速度也能更好的跟踪期望值.

4WS汽车横摆角速度跟踪μ综合鲁棒控制

实际汽车行驶总承担不同的载荷以及运行状态(如速度)变化,以横摆角速度跟踪反馈为控制逻辑,设计μ综合鲁棒控制器来抑制外部干扰,优化权函数,实现了传统四轮转向4WS(Four-wheelsteering)车辆控制器难于达到的性能指标。仿真表明,所设计的4WS汽车μ综合鲁棒控制器不仅可使其具有良好操纵性能鲁棒性和稳定鲁棒性,即对外界干扰具有很好的抑制性能且不敏感于车辆参数变化,也改善了以往H∞控制器设计偏于保守的问题。

横摆角速度反馈对车辆操纵稳定性的影响

为了改善装有电子助力转向系统(EPS)的车辆操纵稳定性,分析研究了EPS中引入横摆角速度负反馈对车辆操纵稳定性的影响,建立了包含EPS的人-车系统数学模型,并利用SIMU-LINK工具箱进行了仿真分析。结果表明:该模型在EPS中引入横摆角速度负反馈,可以显著改善前轮角阶跃输入下车辆的横摆角速度的瞬态响应;EPS助力矩响应曲线上升平稳缓慢,有利于汽车在低附着系数路面高速转向行驶的操纵,从而提高了汽车的行驶安全性。

基于车辆动力学和Kalman滤波的汽车状态软测量

针对汽车动力学控制过程中难以在线测得的横摆角速度等状态参数,根据参数软测量理论,采用Kalman滤波并结合汽车两自由度动力学模型,建立了汽车横摆角速度的线性最小均方误差估计算法。仿真计算与场地实验的结果验证了该算法的有效性,同时软测量技术的采用也为汽车控制系统的状态参数测量提供了一条可行、准确且低成本的研究思路。

基于模糊技术的汽车ESP系统综合反馈控制

对汽车ESP(Electronic Stability Program)系统控制方法进行了分析,提出了以模糊控制技术为核心的横摆角速度和质心侧偏角综合反馈控制方法.考虑了轮胎的非线性特性对汽车转向特性与行驶稳定性的重要影响,考虑非线性轮胎模型(魔术公式),建立了二自由度四轮汽车模型及汽车参考模型.运用模糊控制原理,设计了模糊控制器,并基于Simulink进行了控制仿真.仿真结果表明:这种控制方法可以很好地控制汽车的横摆角速度和质心侧偏角,提高汽车的侧向稳定性.

基于无迹卡尔曼滤波的汽车状态参数估计

由于部分汽车状态参数无法直接通过传感器获得,为了提高这些参数的估计精度以准确判断汽车行驶过程中的状态变化,增强控制系统的鲁棒性,文中提出了基于无迹卡尔曼滤波的汽车状态参数估计方法.该方法在传统卡尔曼滤波算法的基础上,采用无迹卡尔曼滤波算法对汽车质心侧偏角、横摆角速度、路面附着系数等状态参数进行估计,并运用Simulink与Carsim进行联合仿真.结果表明,无迹卡尔曼滤波算法响应快,估计精度较扩展卡尔曼滤波高,能满足车辆高级动力学控制系统的控制需要.

线控转向汽车横摆角速度增益优化设计

为了解决汽车线控转向系统(SBW)转向角传动比的设计问题,对SBW汽车横摆角速度增益值优化方法进行了研究。在建立整车动力学模型和驾驶员模型的基础上,从人-车闭环系统角度出发,采用汽车操纵稳定性综合评价体系中的轨迹跟踪误差评价指标、驾驶员操纵负担的评价指标、侧翻危险性评价指标和侧滑危险性评价指标并与遗传算法相结合,在典型车速下对汽车横摆角速度增益值进行了优化。试验结果表明,采用优化后横摆角速度增益值设计的SBW转向传动比可有效地提高汽车操纵性,减轻驾驶员负担。