泰勒级数前馈迟滞补偿电液复合ABS滑移率控制

为改善滑移率的控制效果,提出一种泰勒级数前馈迟滞补偿电液复合防抱死制动系统(anti-locked braking system, ABS)的滑移率控制策略.以滑移率和滑移率的积分为控制目标,设计ABS的滑移率控制器,使被控系统获得最优性能的同时,增加系统的鲁棒性.利用泰勒级数和跟踪微分器预估电子液压制动系统的迟滞补偿量,采用电磁制动力矩进行迟滞补偿.在高附着路面和跃变路面制动工况下,考虑电子液压制动系统迟滞特性,分别对泰勒级数前馈迟滞补偿电液复合ABS的滑移率控制和电子液压制动系统单独实现ABS的滑移率控制进行了仿真对比,分析了迟滞特性对制动性能的影响和2种ABS控制的性能.结果表明:基于电磁制动迟滞补偿的复合ABS控制能够有效提高汽车ABS的滑移率精度和响应速度,改善制动性能.

前驱电动汽车防抱死制动中滑移率控制的动态负载模拟

本文中旨在研究在试验室台架上准确模拟电动汽车防抱死制动过程电制动系统的动态机械负载,实现滑移率控制策略的台架测试。针对某一前轴驱动式电动汽车,在MATLAB/Simulink平台上建立了考虑传动系半轴特性的整车动力学模型和台架模型,选取了一种电机与液压制动力共同完成滑移率调节的控制策略作为测试对象。在此基础上提出了两种动态负载模拟方法,即前馈法和逆模型法,进行了不同路面滑移率控制效果台架测试的仿真,并与负载模拟PI法进行了对比。结果表明,前馈法和逆模型法的滑移率模拟误差大幅减小,提升了防抱死制动的台架测试精度,使滑移率控制效果能得到正确评价。

电动汽车再生制动的滑移率控制

以不改变电动汽车原有机械制动系统结构和控制方式为前提,提出一种并联式混合制动滑移率控制方法。该方法明确划分了再生制动控制和原有机械制动控制的作用工况,将再生制动控制转化为滑移率规划和控制两个问题,并设计了滑模控制器。分析和仿真结果显示,在不同强度、不同方式及存在参数不确定性下制动,该方法都可以实现再生制动和机械制动的准确控制及平顺过渡。

考虑侧向稳定性的分布式电驱动汽车制动滑移率控制

针对分布式电驱动汽车在复杂路面紧急制动时引起车轮突然滑转或抱死而导致的车辆失去转向能力甚至甩尾的问题,提出了一种考虑车辆侧向稳定性的电液复合制动滑移率控制策略。滑移率控制采用了滑模极值搜索算法,基于分层结构,即上层为期望制动力矩计算模块,中层为考虑执行器带宽的动态控制分配模块,下层为电液复合执行器,同时还考虑了位置和速率约束且应用主动前轮转向(AFS)系统补偿侧向稳定性。基于MATLAB/Simulink建立了7自由度整车模型,在分离路面典型制动工况下对控制算法进行了验证。结果表明:所提控制策略可以有效减小制动距离,保证车辆侧向稳定性;滑移率控制器可以自适应于路面附着系数的变化。

基于线性自抗扰控制的汽车ABS滑移率控制研究

针对目前滑移率控制的鲁棒性、复杂性与实际应用之间的矛盾,提出基于线性自抗扰控制的ABS滑移率控制方法。首先,对建立的ABS模型进行动态补偿线性化;接着,设计了以观测带宽为参数的扩张状态观测器和以控制带宽为参数的动态补偿控制器,并通过在线估计和补偿未知扰动,提高了系统的鲁棒性;然后,优化带宽系数,实现滑移率零稳态误差的跟踪;最后,通过仿真,验证ABS滑移率的线性自抗扰控制方法的可行性和有效性。结果表明,该方法不仅不依赖于模型,参数调节简单,且具有容错性,在产生噪声和未知扰动时仍能有效跟踪最佳滑移率;滑移率控制器会受ABS制动系统带宽的影响而出现高频振荡现象,在低附着路面上尤为严重,因此ABS设计须充分考虑执行器带宽对ABS滑移率控制的影响。

车轮最佳滑移率控制的研究

本文采用车轮制动过程中加速度及滑移率特性研究了寻求最佳滑移率的方法，并采用最佳滑移率进行车轮制动及驱动制动控制。通过模拟及试验验证此方法是有效的。

基于防抱死制动系统制动器带宽参数整定的自抗扰控制器滑移率控制

针对汽车紧急制动过程滑移率控制存在的非线性和不确定性扰动的问题以及制动系统带宽特性的差异导致滑移率控制器无法有效移植到实际车辆应用的问题,提出了基于执行器带宽参数整定的自抗扰控制方法。首先,建立了车辆模型和ABS模型。其次,设计了以微分跟踪器、扩展状态观测器和误差反馈控制器为核心的自抗扰控制。接着,基于ABS制动带宽参数,对自抗扰控制进行参数整定。最后,进行了滑移率控制仿真分析,验证了ABS滑移率自抗扰控制方法的可行性和有效性。结果表明,本文方法物理意义明确、参数整定简单、可移植性强,能够实现滑移率的精确控制。

颠簸路面下轮胎纵-垂向耦合状态观测及其滑移率控制研究

颠簸路面下汽车紧急制动时,由于轮胎的上下跳动,传统的防抱死制动系统为了保证车轮滑移率易频繁增压、减压,从而导致制动力不足,甚至诱发危险事故。轮胎纵-垂向耦合状态观测和基于此的修正滑移率控制方法是解决上述问题的基础。基于整车十二自由度纵-垂向耦合动力学模型和电控空气悬架系统输出信息,利用卡尔曼滤波器实时观测垂向轮胎位移和纵向参考车速;考虑颠簸路面下轮胎的上下跳动以及气压电子制动系统压力动态响应特性,提出一种基于滑模理论的修正滑移率控制策略。仿真与硬件在环试验结果表明,与传统滑移率控制方法相比,提出的方案可以准确估计垂向轮胎位移和纵向参考车速,有效提高颠簸路面下紧急制动时的制动强度,进而提升制动安全性。

四驱电动汽车变附着路面行驶操稳性控制研究

针对四轮驱动电动汽车行驶时路面峰值附着系数和附着利用率变化的问题,提出利用直接横摆力矩控制提高操纵稳定性的控制策略。该策略采用分层控制,上层控制器负责目标车速的追踪、滑移率调整力矩的计算、以及根据行驶危险程度实现对质心侧偏角和横摆角速度的协调控制,下层控制器包括以轮胎利用率最优为目标的分配算法及集成滑移率控制的分配算法,根据滑移率大小实时切换。Carsim-Simulink联合仿真结果表明,在对开路面行驶时,相比于转矩平均分配控制策略,该控制策略能够使车辆具有良好操稳性的同时保持各车轮处于最佳滑移率区间内,有效改善了车辆性能。

基于履带车辆分布式制动器滑移率的控制研究

履带车辆分布式制动器的研究过程中,没有考虑制动过程中履带和地面的滑移问题。然而,在实际制动过程中,履带抱死的情况经常发生,尤其是雪地、沙地等低附路面。如果在制动过程中抱死发生滑移容易发生危险,所以控制制动过程中的滑移率十分必要。本文主要利用模糊PID的控制方法对制动过程中的滑移率进行有效控制,使其制动效果最好最安全。

基于最优轮胎力分配的车辆动力学集成控制

针对车辆主动转向和纵向滑移率调节系统的集成控制,将整体控制任务分为主环和伺服环两部分:主环中采用非线性滑模控制给出广义车辆运动稳定控制力,并具有足够的鲁棒性;伺服环将该稳定控制力最优地分配到4个轮胎上,并考虑轮胎接近饱和区域时的非线性以及执行器的约束条件.仿真结果表明,基于该算法的集成控制器能较好地改善横摆角速度响应,并抑制车身的侧滑,从而提高了车辆的主动安全性.

轮毂驱动电动汽车差动助力转向变论域模糊PID控制

为改善轮毂驱动电动汽车的转向轻便性,提出了一种基于变论域模糊比例-积分-微分(PID)的差动助力转向控制方法。建立转向系统模型和理想助力特性模型,获得车辆转向行驶过程中的理想方向盘力矩;根据方向盘力矩偏差和偏差变化率的大小,调整PID的3个控制参数,实现4个车轮的转矩分配控制;利用PID对车轮的滑移率进行控制,以避免车轮过度滑转;基于CarSim和MATLAB/Simulink软件的数字仿真进行了控制性能分析。结果表明:变论域模糊PID控制下车辆转向轻便性改善43.5%,横摆角速度误差均方根值为0.212rad/s;该方法能提高方向盘力矩跟踪理想力矩的精度,且有效地实现了车轮滑移率控制。

基于主动制动的车辆稳定性系统最优控制策略

引入分层控制概念设计了横摆力矩控制和滑移率控制相结合的车辆稳定性控制系统。建立了侧偏角和横摆角速度具有最佳输出响应的车辆理想模型,采用前馈与反馈控制相结合跟踪理想模型的控制策略,基于最优控制理论设计横摆力矩控制器。通过设计理想滑移率分配模块确定下层滑移率控制器理想值,基于模糊控制理论设计滑移率控制器。在Matlab/Simulink平台上建立8自由度非线性车辆模型,分别在低附着和高附着路面条件下进行了仿真分析。结果表明:采用分层控制可以很好地实现车辆所需横摆力矩,有效地控制车辆质心侧偏角和横摆角速度跟踪理想模型,瞬态及稳态响应良好,改善了车辆操纵稳定性。

飞机防滑刹车系统控制器优化设计

防滑刹车系统的优化,对飞机起飞、安全着陆起着重要的作用,刹车系统性能的好坏直接影响到飞机及机载人员的安全。飞机着陆过程是一个强非线性和时变性的过程,工作环境复杂,会受到各种外部因素和内部不稳定因素影响。为了提高某型飞机刹车效率及刹车过程的稳定性,针对传统防滑刹车控制器所存在的低速打滑及抗随机干扰能力不足的问题,依据估计补偿不确定因素控制技术的思想,进行了自抗扰控制器的设计,利用数值仿真,选取一组合适的控制器参数,并在相同的条件下与现行国内装机运行最多的带压力偏调的PID控制器进行比较。结果表明,ADRC可以有效地提高刹车过程的动态特性,具有较强的鲁棒性,能够满足更高的安全要求,为飞机防滑刹车系统的优化提供了科学依据。

基于转矩协调分配的分布式驱动电动汽车稳定性控制

提出一种基于车轮转矩优化分配的层次化车辆稳定性控制方法,用于分布式驱动电动汽车的操纵稳定性控制。建立八自由度车辆模型,分三层设计控制系统,上层控制器以质心侧偏角和横摆角速度为状态变量,采用积分二自由度控制模型,引入虚拟控制解耦两控制变量,计算车辆稳定的等效横摆力矩;中层采用线性二次型方法,优化分配前后轮转向角和轮胎纵向力;下层控制器设计滑模滑移率控制器,完成定滑移率下的车轮转矩再分配。仿真结果表明,该控制系统在高速极限工况下能充分利用轮胎的附着潜力,实现车轮转矩的协调分配,提高车辆的操纵稳定性;当执行机构出现故障时,系统能有效重构并实现控制量再分配,提高车辆的安全性。

基于电子液压制动系统的防抱死冗余控制研究

基于电子液压制动系统的线控和解耦特性,提出了一种在常规ABS失效时,通过主动调节主缸液压力实现制动防抱死冗余控制的算法。首先分析防抱死冗余功能定义,设计控制策略;然后,采用串级控制理论设计滑移率控制器,内环调节制动液压力,外环跟踪车轮目标滑移率;最后,通过硬件在环试验优化控制器参数,并在高附和低附路面上进行实车算法验证。结果表明,算法能够较好地实现车轮防抱死,在常规ABS失效时保证车辆的稳定性,提高车辆安全性。

混合动力履带车辆机电联合制动控制

为提升混联式机电复合传动(EMT)履带车辆全路况条件下机电联合制动的稳定性,提出一种基于电机饱和度的可变比例系数并联式全工况机电制动力分配策略,以有效处理路面附着条件、驾驶员意图、滑移率和电池荷电状态等约束,减弱履带打滑现象和电机制动力饱和现象。建立EMT系统动力学模型,分析工况约束条件下系统的机电制动特性和动态约束边界。提出以电机制动饱和度为核心的动态机电制动力分配目标,并设计滑移率控制器,以实现满足全工况制动稳定性目标的总制动力求解和底层机电制动力协调分配。利用扩张型状态观测器精确估计时变路面附着系数,并基于遗传算法对控制参数进行优化。利用仿真和硬件在环实验对高速紧急制动进行模拟。研究结果表明:全路况机电联合制动控制策略满足整车制动性能要求,兼顾制动能量回收效率和电机安全运行等多种指标,有效降低液压制动器的机械压力,提高了制动器使用寿命和制动过程的安全性。

机轮防滑刹车控制方法的研究

分析了机轮防滑刹车系统的工作原理和防滑工作过程,介绍了减速度控制法、有限状态机法和滑移率控制法在3种防滑刹车控制器设计中的应用,阐述了使用模糊控制算法、滑模变结构控制算法和人工神经网络算法的滑移率控制器的设计。

基于路面识别的HEV制动系统控制算法研究

为实现ISG混合动力汽车最大限度地回收再生制动能量,并保证其制动安全性,提出了一种协调再生制动系统和液压制动系统制动力矩动态分配的控制算法。该控制算法以路面识别为基础,以在制动过程中车轮滑移率为路面的最佳滑移率为控制目标,实时计算并动态调整前后轮液压制动力矩和再生制动力矩,保证在制动过程中车轮获得最大的附着系数。仿真结果验证了所制定的控制算法的稳定性和有效性。

公交客车纵向车速估算研究

公交客车在ABS工况下轮胎产生较大的滑移,这时纵向车速和轮速相差较大,不能通过轮速来估算车速。为了研究公交客车纵向车速估算问题,文中先建立七自由度整车模型和综合工况下的轮胎模型;然后引入CKF(容积卡尔曼滤波)算法,结合上述整车模型和轮胎模型,推导出CKF算法的系统状态方程和测量方程;最后在MATLAB/SIMULINK中建立CKF算法和系统模型,在TruckSim中设置仿真工况并对真实车辆进行模拟,然后通过MATLAB/SIMULINK和TruckSim联合仿真进行验证,仿真结果表明:CKF算法估算的车速与TruckSim整车模型中计算的车速基本保持一致,从而说明公交客车的纵向车速估算采用CKF算法是有效的。