基于控制分配的四轮独立电驱动车辆驱动力分配算法

针对目前四轮独立电驱动车辆研究中尚未有效解决的系统失效控制问题,提出了一种基于控制分配的驱动力分配算法。首先建立了满足车辆经济性要求的目标函数和相关约束条件,通过优化保证在正常驱动状态下整车具有最佳的经济性能。接着基于控制分配原理对故障电机驱动转矩进行约束处理,使目标转矩能够在多种失效情况下实现再分配,有效解决了多驱动电机系统失效控制问题。最后,仿真结果验证了所提出的算法能在安全约束下有效地改善车辆的经济性,并系统地提升了车辆应对故障的能力。

基于电子稳定控制与驱动力分配协调控制的四驱汽车性能分析

为研究汽车在特殊路面及工况下的转向稳定性,利用Matlab/Simulink搭建7自由度汽车模型,讨论分析驱动力分配与制动力分配对改善汽车操纵稳定性的影响程度,并基于分层协调控制思想设计汽车电子稳定控制程(Electronic stability program,ESP)与动态驱动力分配控制(Dynamic performance control,DPC)系统的上层控制器,ESP采用模糊控制,并基于神经网络PID控制设计驱动力分配控制系统。在此基础上开展多种典型工况下的控制系统性能仿真后,利用NI-PXI设备构建硬件在环试验仿真平台,对控制系统进行试验验证。车速50 km/h,路面附着系数为0.4下双移线试验结果表明:汽车在第一次变道时其横摆角速度与质心侧偏角分别降低了0.027 rad/s与0.023 rad,相比无控制时分别改善8.3%与43.8%;在第二次变道严重失稳情况下,运用所提控制系统依旧可将车辆转向状态稳定在安全区域。

基于轴间驱动力分配的汽车操纵稳定性控制

建立了基于扩展Elman网络的四驱电动汽车变速转向预测模型,以系统辨识的方法建立了该神经网络的非线性自适应预测控制器,经前后轴纵向力分配比例的反馈,借助对轴间驱动力分配的控制对车辆的稳定性控制问题进行了研究.仿真分析结果表明,这一方法具有很好的预测控制能力,控制动作平滑,目标跟踪迅速,能有效改善车辆的侧向动力学稳定性,在大多数情况下可辅助驾驶员对车辆的转向特性做出必要的修正.

冗余驱动并联机器人动力学建模与驱动力协调分配

冗余驱动可有效降低并联机构的最大瞬时驱动力,提高其承载能力,然而驱动力协调分配不当或冗余驱动力控制误差过大不仅使上述功能无法实现,甚至产生过大内力而对机构造成破坏。为此,以冗余驱动6PUS-UPU并联机器人为例,对驱动分支、约束分支和动平台的速度、加速度进行分析,引入偏速度和偏角速度,使用Kane方法建立系统的动力学方程。提出以最小化最大瞬时驱动力为目标,使用加权最小二乘法对驱动力进行协调分配,通过数值算例获得给定运动轨迹情况下各分支驱动力。采用DSP控制器和运动控制器相结合的方式提高驱动力协调分配的实时性,实现对冗余驱动力的控制。实验结果表明:在冗余驱动力作用下,瞬时最大驱动力明显降低,且驱动力分配更加均衡,证明了所提出的驱动力协调分配方法和冗余驱动力控制策略的有效性。

多驱动带式输送机驱动力分配影响因素的仿真

强力带式输送机多为多滚筒驱动,在动态驱动力分配等方面受许多因素影响,从而带来许多实际问题.笔者主要对影响多驱动滚筒带式输送机动态驱动力分配的因素进行计算机仿真,研究了多驱动滚筒动态驱动力分配的方法及影响因素对它的影响规律;推出了驱动力分配的解析公式,而且借用MATLAB工具为多滚筒驱动带式输送机的动态驱动力分配规律,提供了许多影响因素的速查图线,突出了快捷直观的优点,得出了可用于指导实际生产的相关结论.

四轮独立驱动电动汽车驱动力分配控制

根据四轮独立驱动电动汽车驱动力独立可控的特点,采用分层控制分配方法,优化整车综合性能.控制器根据传感器信号判定车辆的行驶状态,并计算出车辆所需总驱动力矩,然后优化分配各驱动轮上的驱动力矩,同时考虑地面附着条件和驱动电机的约束条件.仿真结果表明:采用分层控制分配方法,充分利用了垂直载荷较大的车轮的附着力,有效控制了垂直载荷较小的车轮的滑转,提高了车辆的综合性能.

分布式电动汽车驱动力分配控制方法研究

针对驱动电机正常和故障工况下分布式电动汽车的操纵稳定性问题,提出了一种结合前轮转向和驱动力重构的驱动力分配控制方法。首先基于横摆角速度与质心侧偏角设计滑模加权控制器,计算所需的附加横摆力矩;再分别建立电机正常和故障工况驱动力优化分配模型。其中,针对故障工况下驱动电机输出能力的限制,通过协同前轮转向来补偿横摆力矩。然后,基于二次规划理论求解最优驱动力分配值。最后利用Carsim和Simulink联合仿真,验证了提出的协调控制方法的有效性。结果表明,该方法可充分利用分布式驱动的冗余特性,确保分布式电动汽车在驱动电机正常与故障工况下均可满足操纵稳定性要求。

四驱电动汽车驱动力分配阶梯式模型预测控制

考虑四轮驱动轮毂电动汽车驱动力分配优化控制问题,提出一种用于驱动力分配的阶梯式模型预测控制(MPC)算法。首先基于七自由度整车动力学模型,建立四轮驱动力分配系统状态空间模型。再考虑四轮驱动力分配过程汽车跟踪性能、能耗性能、直线行驶和稳定性要求,并结合过程约束条件定义有限时域最优控制问题。为降低最优控制问题的在线计算量,引入阶梯式控制策略,参数化预测时域内的控制输入变化量,压缩最优控制问题的优化变量的个数,建立适用于驱动力分配的快速模型预测控制算法。仿真结果验证笔者驱动力分配预测控制算法的有效性和优势。

基于经济性的三轴电传动车辆驱动力分配策略研究

对于三个电机分别驱动三个车桥的电传动车辆,将驱动力的分配问题抽象为数学模型,综合考虑驱动电机系统的效率．使用约束优化方法中的复合形法计算得到系数矩阵,作为最优驱动力分配控制策略的核心．经仿真分析,采用优化算法得到的分配系数矩阵在运行过程中可以提高车辆电机驱动系统的效率,进而提高整车驱动经济性．

输送带纵向振动对多驱动驱动力分配影响的研究

带式输送机运行过程中,输送带所受的动张力沿输送带运行方向以波的形式传播,并在传播的过程中产生纵向振动,输送带较大的纵向振动会影响多滚筒驱动力的分配。本文以Kelvin-Voigt黏弹性模型作为输送带力学模型进行分析,由输送带的本构方程建立长距离带式输送机输送带纵向振动驱动力分配方程,以天津港某条头部双滚筒驱动长距离带式输送机为例,仿真启动过程中驱动滚筒的驱动力变化曲线及输送带振动曲线,将仿真结果与试验结果相比对,得到对于头部双滚筒驱动的带式输送机系统,随着输送带弹性模量的增大输送带振动减轻,双滚筒驱动驱动力的分配更加接近理想的功率配比的结果。研究结论为输送带的合理选型提供可靠依据,并能使电机工作在设计工作点附近,避免因驱动力分配不均而烧毁驱动电机。

独立轮驱动电动汽车驱动力分配策略仿真研究

为实现高速状态下驱动转向工况的车辆稳定性,采用层次化控制结构,上层控制器为运动控制器,计算总的纵向力和横摆力矩需求,其中计算横摆力矩采用滑模变结构控制方法;下层控制器为实现所需求的纵向力和横摆力矩,同时提高轮胎力利用率以增加横向操纵稳定裕度,并满足轮胎力极限、电机输出性能等约束条件,采用优化算法计算分配到各个车轮的驱动力。进行高速行驶汽车单移线仿真试验,验证本文提出的控制策略的性能。

轮毂电动机驱动滑移转向车辆驱动力控制

为提高滑移转向车辆机动性和稳定性,以轮毂电动机驱动滑移转向车辆为研究对象,充分利用转矩矢量控制在车辆动力学中的优势,针对传统滑模控制存在抖振问题,提出了一种基于自适应模糊滑模控制(adaptive fuzzy sliding mode control,AFSMC)的直接横摆力矩控制方法.设计自适应模糊滑模控制器,计算跟随控制目标所需的附加横摆力矩,构建模糊系统实时逼近变增益符号函数,模糊自适应律通过Lyapunov方法导出,提高控制策略的鲁棒性并抑制输出控制量的抖振问题.对下层控制器,提出了一种基于优化分配的驱动力分配方案,根据轮胎负荷率和加权因子建立目标函数.所提出的策略充分考虑了车辆的非线性动力学特性.实车试验结果表明:所提出的控制策略能够在车辆操纵性和稳定性方面获得良好的性能,控制系统具有较强的鲁棒性.

多轴越野车辆驱动力分配的优化研究

基于优化设计理论,建立了以车辆动力性为优化目标的多轴越野车辆驱动力分配系数的优化模型.利用MATLAB GUI编制了相应的软件,该软件可对车辆驱动力分配系数进行优化,也可对其车辆动力性进行计算.以某一4×4越野车辆为例,对其驱动力分配系数进行了优化,通过对优化前后车辆动力性能的对比分析,验证了优化模型的精确性及软件的实用性.

轮式电动汽车驱动力矩分配控制

根据车辆在不同行驶工况下各驱动轮载荷会发生转移的特点,采用分层控制方法分配驱动力矩,优化车辆行驶性能。分配控制系统由力矩计算模块和控制分配算法模块组成。其中力矩计算模块根据输入的驾驶员操作信号计算出车辆总需求力矩和驱动轮实时载荷,分配算法模块根据驱动轮实时载荷优化分配各驱动轮上的驱动力矩。仿真结果表明,根据车辆行驶过程中载荷转移情况,对驱动力矩进行优化分配,使得车辆加速或爬坡时的动力性和转向时的稳定性得到了提高。

双电机电动汽车驱动转矩分配策略研究

针对双电机电动汽车前后电机驱动转矩分配问题,提出一种基于惯性权重线性递减粒子群算法的双电机驱动电动汽车驱动转矩分配策略。根据双电机驱动电动汽车构型特点,基于不考虑传动系统和附件能耗时电池能耗约等于双电机系统能耗的前提条件下,提出以电池能耗最小为优化目标的转矩分配优化模型;在保证双电机转矩之和等于需求转矩的基础上,利用惯性权重递减的粒子群算法在电机效率图里进行搜索,以适应度函数最小时对应的转矩值为目标转矩。仿真与试验结果表明,驱动转矩分配策略能够实现合理的转矩分配,可以保证双电机电动汽车在动力性的基础上具有较好的经济性,在NEDC循环工况下其耗电量下降了0. 66%,整车续驶里程延长了9. 4 km。

自由锻造操作机冗余驱动系统的驱动力分配与协调

建立了自由锻造操作机提升系统冗余驱动机构的逆动力学模型,分析了运动协调、运动不协调、布置关节轴承协调运动3种工况下提升系统的驱动力分配情况。得到了3种工况驱动力分配与运动误差之间的关系,通过3种工况的对比分析了关节轴承的协调效果,并进一步分析了提升系统的自调特性。对现有操作机设计的合理性进行了分析,为今后新型操作机的设计打下了基础。

四轮轮毂电机电动汽车驱动力矩分配研究

为了使四轮轮毂电机电动汽车在对开路面行驶时能够充分利用路面条件,实现更大的驱动力矩,研究了车辆在对开路面行驶时所能达到的最大驱动力矩,基于模糊控制原理控制车辆的附加转角保证车辆行驶的稳定性,并根据驾驶员的驾驶意图制定了四轮驱动力矩分配规则。基于Matlab/Simulink搭建七自由度整车模型及整车驱动力矩分配器模型,仿真实验表明,所制定的分配规则能充分利用轮毂电机电动汽车四轮力矩独立可控的优势,在能分别达到四轮最大力矩的同时,使车辆稳定行驶。

多轴特种混动车辆工况自适应驱动力分配控制

针对多轴电子驱动桥式特种混合动力车辆,提出基于工况自适应识别算法的驱动力协调分配控制策略。基于C-WTVC以及WUVSUB车辆标准行驶循环工况划分运动学片段,利用聚类分析的方法对车辆行驶工况分类,并基于简化的神经网络算法建立车辆行驶工况在线识别机制;基于工况识别结果提出工况自适应驱动力预分配控制策略,包括平均分配、动力性分配及经济性分配,其中经济性分配系数基于系统效率最优进行解算;在驱动力预分配的基础上,基于多轴车辆动力源冗余配置的特点,提出驱动力失效分配控制策略,保障车辆在故障状态下仍具备一定的行驶能力;最后通过仿真测试验证了驱动力协调分配控制策略的有效性。仿真结果表明:所提策略能够有效保证车辆在动力源失效状态下的动力性能,提高了车辆运行可靠性。

双轴驱动纯电动汽车驱动转矩的分配控制策略

针对双轴驱动纯电动汽车的前后电机驱动转矩分配,基于电机的map特性,建立以双电机利用效率最大化为目标的优化模型,获得双驱动电动汽车不同转速与转矩需求下的双电机最优转矩分配模型.针对双轴驱动电动汽车,设计了普通、动力与经济3种驾驶驱动模式,并基于优化模型制定了3种驱动模式的转矩分配优化策略.最后以轻量化纯电动中巴为对象,建立了Carsim/Simulink联合仿真模型,分别以0～60 km/h加速实验验证动力性能,以NEDC工况的经济性验证效率.仿真结果表明,在3种驱动模式下,文中所提出的策略能小幅度缩短电动中巴的加速时间,将NEDC工况的续航里程分别提升2.20%、4.56%与6.60%,从而为双轴驱动电动汽车提供了一种双电机转矩优化分配的新方法.

基于轮间耦合力最小的四轮独立驱动电动汽车驱动力分配方法

阐述了四轮独立驱动电动汽车驱动轮轮间耦合关系,采用轮间耦合力最小的驱动力分配策略使四个驱动轮都处于最佳附着状态,提高车辆行驶稳态裕度。然后以最优控制理论为基础,将实际与理想转矩间的偏差作为控制输入量,实现整车驱动转矩的控制,进而建立ADAMS与Matlab联合仿真模型。最后进行直线和弯道行驶工况下的仿真与实车实验,对比分析结果表明,轮间耦合力最小的分配策略有效改善了车辆驱动效果。