后轮独立驱动电动汽车横摆稳定性控制研究

为提高后轮独立驱动电动汽车的横摆稳定性,提出以车辆的横摆角速度和质心侧偏角为控制变量,以驱动轮的驱动力为执行力,包括横摆力矩决策层和转矩分配层两部分的直接横摆力矩控制策略。其中控制策略的上层运用滑模控制理论,下层采用优化控制理论,既能保证非线性系统的控制精度,也能保证其响应速度。运用车辆系统动力学建立了包括线性车辆参考模型和非线性车辆计算模型的简化车辆动力学模型,搭建了Matlab/Simulink-Carsim联合仿真平台,利用蛇形试验工况和双移线试验工况对该文提出的控制策略进行了仿真验证。最后,利用A&D5435半实物仿真平台搭建了纯电动汽车硬件在环试验平台,验证了该文控制策略的控制效果。结果表明,所提出的控制策略能够保证车辆横摆稳定性,同时避免了以制动力作为横摆力矩执行力时因纵向车速降低带来的行驶安全性问题。

后轮独立驱动电动汽车横摆稳定性控制研究

针对后轮独立驱动电动汽车高速稳定性控制难的问题,提川了基于模型预测控制的分层稳定性控制策略。在上层控制器中,考虑轮胎非线性侧佩特性,构建基于模型预测控制的广义控制力矩决策模型。为了实现对二自由度非线性动力学模型线性化,同时提高控制系统的实时性,建立轮胎非线性侧向力及其梯度在不同侧佩角和附着系数下的三维查找表;下层控制器中,以轮胎负荷率的加权平方和最小化为优化目标,以驱动力需求及附加横摆力矩需求为等式约束,以轮胎附着条件及电机特性为不等式约束,对控制力矩进行分配。最后基于Matlab/Simulink和Carsim联合仿真平台进行高速双移线和中高速蛇形工况的控制策略仿真验证。结果表明:所提川的控制策略有效提高了后轮独立驱动电动汽车的操纵稳定性和行驶安全性。

四轮独立驱动电动汽车轨迹跟踪及稳定性协调控制

针对紧急避障轨迹跟踪和车辆稳定性多目标控制问题,以四轮独立驱动智能电动汽车为研究对象,提出一种分层结构的轨迹跟踪及稳定性控制方法,上层控制器采用线性时变模型预测控制(LTV MPC)生成期望前轮转角和附加横摆力矩,并通过PID速度跟踪将车速变化考虑到模型预测优化求解中生成总需求转矩,下层控制器采用二次规划将上层计算的广义力最优分配给四个车轮。其中,预测模型为8自由度车辆模型,被控对象为14自由度车辆模型,并建立联合工况刷子轮胎模型。不同车速,路面附着条件以及有无稳定性控制的双移线工况仿真结果表明,所提控制方法具有较好的鲁棒性和轨迹跟踪性能,极限工况下在保证车辆稳定性的同时提高了轨迹跟踪精度。

基于模糊控制的后轮独立驱动纯电动汽车驱动控制策略研究

针对后轮独立驱动纯电动汽车,提出了驱动防滑和转矩协调协同作用的驱动控制策略。驱动防滑控制策略采用了基于路面最优滑转率识别和最优滑转率PI控制的技术方法,主要包括三部分:滑转率及路面附着系数的估计、基于模糊控制的最优滑转率估计及基于最优滑转率的PI控制器设计。转矩协调控制采用了基于理想横摆角速度的PI控制方法。并且搭建了基于CarSim和MATLAB/Simulink的电动汽车驱动控制仿真分析平台,在对接路面和对开路面两种工况下对设计的驱动控制系统进行了仿真分析。仿真结果表明,所设计的驱动控制系统在两种路面行驶时都能实现驱动防滑的控制功能,有效提高了后轮独立电驱动车辆的动力性及行驶稳定性。

电动汽车双电机独立驱动后轮机械式自适应差速器的设计

电动汽车的驱动传动系统采用了双电机独立驱动后轮的方案,通过设置在两台电机相对输出轴之间的机械式自适应差速器可以协调汽车转弯和路面颠簸时两后轮之间的转速关系。这种差速器要求驱动电机两端都有输出轴并具有足够的过载承受能力。关键在于惯性环的设计,惯性环工作过程按照最小能耗原理把它的转动惯量自动分配给与左右半轴关联的齿轮。

基于四轮独立驱动电动汽车的动力学仿真模型

四轮独立驱动技术是电动汽车驱动系统研究的热点。建立了包括转向角在内的18自由度四轮独立驱动电动汽车的动力学模型并详细给出了各运动方程。通过整车试验数据与相同工况下的仿真结果对比,表明所述模型可以以很好的精度反映汽车在各种工况下的动力学性能。为开展四轮独立驱动电动汽车动力学控制研究奠定了基础。

四轮独立驱动电动汽车能效分析与功率分配

本文中分析了四轮独立驱动电动汽车样车的结构与原理,利用快速原型建立了分布式整车控制系统架构。通过轮毂电机及其控制器与样车的台架试验和底盘测功机道路模拟试验,得到了轮毂电机的转矩响应特性和能量效率曲线,采用最小二乘法拟合驱动电机控制规律。与此同时,鉴于轮毂电机及其控制器效率的非线性和在转矩区间的差异,提出了一种减少整车能量消耗的前后轴驱动力分配方法,并进行了样车道路试验。结果表明,通过驱动力分配进行整车能量优化,不同行驶速度下能效最大改善超过10%,优化驱动模式可进一步降低整车能耗。

四轮独立驱动电动汽车动力学控制系统仿真

论述了四轮独立驱动系统作为汽车驱动系统的优势及在电动汽车上应用的技术潜力。比较了ICEV动力学控制系统与EV动力学控制系统的区别,提出了四轮独立驱动电动汽车的新动力学控制方法。该方法利用前轮转向角和车速的前馈控制与基于质心侧偏角和横摆角速度的误差反馈控制相结合来控制车辆运动状态,并通过最优控制的方法确定了反馈系数。建立了整车数学模型,并利用MATLAB/Simulink软件生成系统的仿真模型,对所述控制系统进行了仿真研究。结果表明:前馈与反馈相结合的控制系统在各种路面条件下均可明显改善汽车的动力学性能。

四轮独立驱动电动汽车驱动力最优控制方法

基于对四轮独立驱动汽车进行的动力学分析,提出通过调节驱动电机的电流来控制各轮纵向力以提高车辆操纵稳定性的策略。建立了驱动系统的动态响应模型,并将其变换为驱动系统控制模型。提出整车控制方案和控制器参考输入的调整方法,并运用最优控制理论设计了驱动系统反馈控制器。最后采用等转矩和等功率驱动力分配策略进行实验,结果表明该方法能取得较好的控制效果。

电动汽车多电机独立驱动技术研究综述

多电机独立驱动电动汽车是电动汽车发展中的重要方向之一,其多电机驱动系统的协调控制及可靠性问题是亟待解决的首要问题。针对由多台轮毂电机驱动及线控技术为特征的分布式四轮独立驱动(4WID)电动汽车,介绍了其驱动系统在电子差速、主动安全控制、多电机转矩协调、容错控制等方面的研究现状,指出了多电机独立驱动电动汽车研究尚存的问题,并探索了该领域今后的研究方向与趋势。

独立驱动电动汽车神经网络PID稳定性控制

为提高独立驱动电动汽车在极限工况下的稳定性,提出了基于神经网络PID控制策略的直接横摆力矩决策算法,控制质心侧偏角和横摆角速度并进行转矩分配。基于2自由度车辆模型的线性化特征参数与实际车辆控制目标的偏差,引入动量优化项对神经网络权值进行在线更新,计算出跟踪理想质心侧偏角和横摆角速度所需的直接横摆力矩,通过车辆前后轴动态载荷估计,考虑驱动电机饱和输出力矩和路面限制条件的约束,对各驱动轮进行直接横摆力矩分配。将算法应用于CarSim/Simulink联合仿真模型进行工况仿真实验。结果表明,该方法能够保证车辆在中速情况下于光滑路面紧急转向和紧急移线换道操作稳定性,以及在路面湿滑情况下高速超车快速并线的稳定性。

独立驱动电动汽车TTCAN调度策略与特性研究

针对事件触发CAN实时性与确定性无法满足独立驱动电动汽车动力系统应用问题,以自主研发的双电机独立驱动电动汽车为对象,构建基于TTCAN协议的网络化控制模型,利用AL算法设计信息调度策略,并对其信息传输实时性、延迟、周期抖动及带宽利用率等系统特性进行理论分析与实验验证.结果表明,作者设计的TTCAN方案有效改善了系统通信实时性与确定性.

四轮独立驱动电动汽车车速估计研究

针对四轮独立驱动电动汽车四轮转矩易于获得的特点,基于无轨卡尔曼滤波(UKF)理论设计了四轮独立驱动电动汽车纵向车速和侧向车速估计算法。该算法利用纵向加速度、侧向加速度和横摆角速度等低成本传感器测量信号,采用带有HSRI轮胎的具有纵向、侧向和横摆运动的非线性三自由度估算模型,实现对四轮独立驱动电动汽车的纵向车速、侧向车速的实时估算。仿真实验结果表明:算法能够准确估算四轮独立驱动电动汽车纵向车速和侧向车速。

四轮独立驱动轮毂电机电动汽车研究综述

基于轮毂电机驱动的电动汽车是未来汽车的重要发展方向,而针对四轮独立驱动轮毂电机电动汽车的发展和国内外研究现状,论文进行了综述。首先介绍了轮毂电机和轮毂电机电动汽车结构和控制特点,对四轮独立驱动轮毂电机电动汽车国内外研究概况进行了说明,最后指出从产品化角度四轮毂电机电动汽车在稳定性控制、城市工况节能控制方面进行深入的理论研究和实践探索,而充分发挥其控制优势进行基于驾驶员特性的智能控制是未来研究的重要内容。

后轮轮毂电机驱动电动汽车电子差速控制器研究

针对后轮轮毂电机驱动电动汽车前轮转向,驱动轮差速控制问题进行了研究。根据机械差速器原理,分别基于PID控制理论和模糊控制理论,提出了自适应控制策略的电子差速控制器。通过Car Sim与Simulink联合仿真,选取电动汽车中等变车速蛇形试验工况和低、高速双移线工况对差速控制器的有效性进行了仿真验证,仿真结果表明:基于两种控制理论的电子差速控制器实现了基本相同的控制效果,有效保证电动汽车恒、变车速下的行驶稳定性。

考虑驾驶员特性的四轮独立驱动电动汽车转向控制研究

四轮独立驱动电动汽车四轮驱动力矩独立可控,在汽车控制方面相对于传统汽车具有显著优势,通过建立驾驶员不同转向特性参考模型和四轮驱动力矩控制进行考虑驾驶员特性的四轮独立驱动电动汽车转向控制研究。基于驾驶模拟器实验,在对驾驶员转向特性进行分类和建立辨识模型的基础上,采用RBF神经网络建立了驾驶员不同转向特性的参考模型,给出了考虑驾驶员转向特性的整车控制原理,应用驾驶模拟器对所研究的控制方法进行了验证。验证结果表明:参考模型输出能够反映不同转向特性驾驶员期望的车辆响应,通过对四轮驱动力矩合理控制实现汽车跟踪驾驶员期望。

四轮独立驱动电动汽车行驶状态级联估计

建立三自由度车辆模型与轮胎模型,提出电驱动轮模型并将其应用到纵向力估计中,基于自适应高阶滑模观测器实现轮胎纵向力的估计,利用纵向力观测器(longitudinal force observer, LFO)输出值作为已知输入,结合信息融合滤波(information fusion filter, IFF)算法提出一种车辆状态级联估计方法。进行仿真实验、台架实验以及实车道路实验。研究结果表明:设计的纵向力观测器具有较高的纵向力估计精度,基于信息融合滤波的车辆状态估计方法能够实时跟踪车辆状态且估计性能优于扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter, EKF)。

四轮独立驱动轮毂电机电动汽车再生制动研究

针对四轮独立驱动轮毂电机电动汽车再生制动控制问题,提出了一种新的控制策略提高电动汽车制动能量回收率。在分析四轮独立驱动轮毂电机电动汽车再生制动控制原理基础上,通过合理分配汽车前后轴电机制动力和机械制动力,保证制动稳定性前提下,回收更多的制动能量。应用CarSim与Matlab/Simulink搭建整车仿真模型和编写再生制动控制策略,选取不同仿真工况对控制策略进行验证。结果表明:设计的控制策略通过有效地分配前后轴电机制动力与机械制动力,在不同工况下均能获得较高的再生制动能量回收率及整车有效能量回收率。

四轮轮毂电机独立驱动电动汽车轨迹跟踪与横摆稳定性协调控制研究

为了提高智能汽车在高速、低附着等极限工况下轨迹跟踪的精度和车辆稳定性,本文中依托四轮轮毂电机独立驱动电动汽车平台,提出了一种基于分层架构的轨迹跟踪与直接横摆力矩协调控制策略,包含上层控制器和下层控制器。首先,上层控制器基于3自由度车辆动力学模型建立了模型预测控制器,考虑多种非线性约束,利用理论分析优化预测时域和控制时域,并通过优化求解得到前轮转角和附加横摆力矩。然后,下层控制器以轮胎负荷率最小化为目标函数进行车轮纵向力优化分配,考虑到控制策略实时性要求,运用有效集算法求解最佳转矩分配。最后,采用CarSim&Simulink联合仿真,在不同车速与不同附着条件下验证了所设计的轨迹跟踪与横摆稳定性协调控制器的有效性。

电动汽车双电机独立驱动系统的CAN控制研究

为改善独立驱动电动汽车CAN控制的实时性和可靠性,以自主研发的汇聚式双电机独立驱动系统为控制对象,针对其CAN分布式控制问题,进行了系统功能原理说明与控制网络构建,利用RM算法实现CAN调度优化设计并结合抖动裕度指标进行实时性可预知分析,最后利用CANoe,Matlab/Simulink和电动汽车双电机驱动测试实验系统分别进行仿真和硬件在环控制实验验证,结果表明设计的独立驱动系统CAN控制方案具有较高的实时性和可靠性,能够满足独立驱动电动汽车的应用要求。