基于模糊故障诊断的电机故障诊断专家系统设计--以电动汽车驱动电机为例

为了改善电动汽车驱动电机故障诊断效率和诊断精准度,本文选择遗传算法和模糊故障诊断方法作为研究工具,设计一套新型电机故障诊断专家系统。该系统利用传感器采集电机作业状态数据,经过模糊处理,按照模糊规则,调动知识库和数据库,对电机作业状态进行诊断。测试结果显示,本系统在电机故障诊断精准度为99.8%,响应时间控制在200μs以内,较传统系统性能有了很大改善。

电动汽车驱动电机三维CFD热分析与温升测试研究

针对电动汽车驱动电机在整车极限工况下的温升问题,采用流-固共轭传热数值计算方法对永磁同步电机的散热性能进行了仿真计算,得到了不同工况下电机定转子的温度分布规律。利用滑环模块解决了转子温升测试的难题,将不同整车工况下电机的温升测试数据和计算流体动力学(CFD)仿真结果对比,验证了仿真计算模型及方法的准确性,为整车在各种行驶路况下准确获取电机内永磁体工作温度提供了理论支持。

轮毂电机驱动电动汽车4WS和DYC协调控制

为了提高轮毂电机驱动电动汽车的路径跟踪能力和操纵稳定性,本文针对主动四轮转向系统(4WS)和直接横摆力矩控制系统(DYC)提出一种新型的协调控制策略。首先,综合考虑车辆的路径跟踪性能和操纵稳定性,建立一种共享转向控制模型,并在此基础上提出基于非合作Nash博弈的4WS控制策略。其次,为了提高危险行驶工况下的车辆侧向稳定性,基于质心侧偏角相平面将车辆状态划分为稳定区域、过渡区域和失稳区域,并分区域建立DYC控制器。再次,为了实现后轮转向与直接横摆力矩的协同控制,建立基于模糊神经网络的ARS/DYC协调控制器。最后,利用CarSim/Simulink联合仿真平台和硬件在环平台,分别进行双移线工况下的试验验证。研究结果表明,所提出的控制策略能够有效地提高车辆在极端行驶工况下的路径跟踪精度和操纵稳定性能。

基于深度强化学习的轮毂电机驱动电动汽车垂向振动控制

轮毂电机驱动电动车作为分布式驱动的一种理想的解决方案,对于缓解能源问题具有重要意义,然而当轮毂电机引入轮毂时,其平顺性会恶化。为解决轮毂电机电动汽车平顺性问题,建立了考虑座椅、车身和簧下质量振动特性以及主动与半主动悬架时间迟滞因素的三自由度轮毂电机电动汽车的1/4车模型,并基于深度强化学习算法对轮毂电机驱动电动汽车通过主动悬架进行垂向振动控制。在此基础上,对轮毂电机驱动电动车在随机路面与减速带路面下行驶的情况进行训练,进而对其训练案例的控制效果进行测试,并将之与被动悬架和天棚阻尼控制策略的控制效果进行对比,最后对轮毂电机驱动电动车在随机路面的基于深度强化学习主动悬架控制策略进行泛化能力测试。结果表明,对于训练与泛化测试案例,针对轮毂电机驱动电动车的垂向振动控制,基于深度强化学习的主动悬架控制策略所产生的控制效果均优于被动悬架与天棚阻尼控制策略。

轮毂电机驱动电动汽车双横臂前悬架运动学优化

基于传统汽车底盘平台进行电动轮驱动改型时,轮毂电机的布置将导致悬架硬点坐标的改变,从而严重影响悬架运动学特性,为此须对电动轮驱动改型车悬架系统进行优化设计。以某传统车底盘平台的双横臂前悬架运动学特性为优化目标,根据参数灵敏度分析结果,提出两步优化方案,即首先进行主销定位参数的优化,而后再进行前轮外倾角和前轮前束角的优化。利用ISIGHT软件和全局非归一化的多目标遗传优化算法NSGA-II得到的悬架参数优化解集在ADAMS/Car平台下进行了验证。结果表明,悬架运动学特性得到较大幅度的改善,特性曲线与原型车悬架K特性实验结果基本一致。证明了该优化方法的可行性,确保了改型后电动汽车的操纵稳定性受安放轮毂电机的影响较小。

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。

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。

轮毂电机驱动电动汽车各轮毂电机扭矩分配算法的仿真和评价

为精确控制轮毂电机驱动电动汽车各轮毂电机的扭矩,获得更好的车辆动力学控制性能,利用Matlab/Simulink对再分配伪逆算法(Redistributed Pseudo-Inverse algorithm,RPI)、层叠广义逆法(Cascading Generalized Inverse algorithm,CGI)和加权最小二乘法(Weighted Least-Squares algorithm,WLS)进行数值仿真,对这3种算法从计算速度、迭代次数和计算精度等方面进行对比分析与评价,结果表明WLS综合性能最优.

一种采用电压控制轮毂电机驱动电动汽车的电子差速器

针对前轮转向,后轮驱动轮毂电动汽车的特点,提出了一种采用控制轮毂电机驱动电压的电子差速驱动策略。该策略利用直流电机机械特性,将路面条件和车载重量发生变化的情况转变为电机驱动力矩的变化,自动调节驱动轮毂电机的转速,保证车轮瞬时转速能够适应各种路面情况。软件仿真模拟和样车道路实验结果表明,该技术能较好解决驱动轮滑转的问题。

电动汽车交流驱动电机测试系统的设计

本文分析了电动汽车驱动电机测试的特殊性,给出了电动汽车驱动电机测试的需求。论述了设计方案的合理性,对交流电机测试系统的组成原理及功能进行了详细介绍。依据本文方案所开发出的交流电机测试系统,完全能满足汽车驱动电机型式及耐久试验的需求。

基于扩展卡尔曼滤波的轮毂电机驱动电动汽车状态估计

以非线性八自由度车辆模型为基础,利用轮毂电机驱动电动汽车四轮转矩容易获得的独特优势,将车轮转角、各个车轮驱动力矩、侧向加速度及横摆角速度作为算法输入,采用扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,EKF)理论设计了轮毂电机驱动电动汽车行驶中状态估计算法。CarSim和Matlab/Simulink联合仿真结果表明,该算法能有效估计轮毂电机驱动电动汽车行驶中的纵向车速、侧倾角、侧倾角速度等状态。

轮毂电机驱动电动汽车耦合动力学特性参数灵敏度分析

以两后轮轮毂电机驱动电动汽车为研究对象,考虑车辆动力学纵向、横向和垂向的主要耦合因素,建立了整车16自由度非线性耦合动力学模型;并基于Adams/Car对模型的正确性进行了验证。在此基础上,以侧向加速度、横摆角速度、侧倾角、俯仰角、垂向加速度及轮毂电机定转子间的相对位移为评价指标,对前后悬架刚度、车身与电机质量比、定转子质量比、轴承与轮胎刚度比对动力学评价指标的影响进行分析。在分析各项系统参数对动力学评价指标影响的基础上,采用扰动法对各项系统参数进行灵敏度分析。结果表明,对侧向加速度和横摆角速度影响最大的均为定转子质量比,灵敏度分别为4×10-3和1.21×10-2;前悬架刚度对侧倾角和垂向加速度的影响最大,灵敏度分别为2.69×10-2和2.06×10-2;后悬架刚度对俯仰角的影响最大,灵敏度为2.9×10-3;定转子质量比对两轮毂电机定转子间的相对位移最为敏感,灵敏度分别为9.550 2×10-7和1.007 3×10-6。为后续轮毂电机驱动电动汽车结构参数优化设计及动力学控制的进一步研究奠定了理论基础。

复杂工况下轮毂电机驱动电动汽车操纵稳定性控制

四轮轮毂电机驱动电动汽车各轮的转矩可以独立控制,通过合理的控制四个车轮的转矩,可以对车辆施加一个附加的横摆力矩,解决其在高速行驶、紧急避障、急转弯等复杂工况下操纵稳定性下降的问题。本文首先采用比例积分控制方法,设计车辆横摆稳定控制器,然后基于模糊控制策略,根据车辆行驶参数的变化,自动进行横摆稳定控制器参数整定。利用Carsim和Simulink联合仿真,在双移线工况下仿真分析,结果表明所设计的横摆稳定控制策略能使车辆在复杂工况下具备良好的操纵稳定性,相较无控制器情况,横摆角速度相对误差减少了58.31%。

轮毂电机电动汽车电子差速控制影响因素分析

为完善四轮轮毂电机电动汽车转向时驱动轮的差速控制技术,对其影响因素进行了研究。建立了整车电子差速控制转向运动参考模型,设计了电子差速控制算法,通过对选取的八自由度整车动力学模型进行线性简化,理论分析出影响电子差速控制的因素是汽车质量、前轴距质心距离和质心高度。通过Car Sim与Simulink联合仿真,选取电动汽车中等车速下的蛇形试验工况对理论分析结果进行了仿真验证,仿真结果与理论分析结果一致,但3种因素的综合影响非常小,有效说明设计的电子差速控制算法具有较强的鲁棒性。

轮毂电机驱动电动汽车的电气系统设计分析

本文通过分析电动汽车动力学与驱动电机,为轮毂电机驱动电动汽车设计电气系统,并通过实际路况测试证明可以基本满足汽车行驶对于电气的需求,具有一定参考价值。

电动汽车用永磁同步电机铁心采用非晶合金与硅钢的性能比较

电动汽车用驱动电机设计制造工艺日趋成熟,从设计方面考虑电机性能的提升很难再有所突破。非晶合金是一种新型功能材料,具有高导磁率、低损耗及低矫顽力等优点,将其应用于电机定子铁心可以降低定子铁耗从而提高电机效率。为研究电机定子铁心采用非晶合金和硅钢对其性能的影响,本文对两台结构相同、定子铁心分别采用硅钢和非晶合金的永磁同步电机进行性能计算,对比硅钢电机和非晶合金电机的磁通密度分布、铁耗分布。随后对两台电机进行实验,得到硅钢电机和非晶合金电机的效率MAP图。结果表明,在高速区非晶合金电机相比硅钢电机具有铁耗低和效率高的优势,而在低速和大转矩下,其优势较小。

四轮轮毂电机驱动电动汽车纵侧向稳定性协调控制策略研究

结合四轮轮毂电机驱动电动汽车四轮转矩独立可控的特点,针对加速同时转向时地面附着力不足的情况,研究车辆纵向和侧向稳定性协调控制策略。针对未知和复杂多变的路面附着情况,设计对路面附着变化具有良好鲁棒性的滑转率自寻优驱动防滑控制策略,采用滑模控制方法实现了对路面最优滑转率的自适应追踪。在此基础上,构建稳定性协调控制策略,通过对车辆纵、侧向动力学目标进行优先级判断和多目标协调控制,有效提升了车辆纵向和侧向稳定性。通过CarSim-Simulink联合仿真验证了驱动防滑控制策略在未知路面附着情况下的有效性,提出的纵侧向稳定性协调控制策略能够有效提升车辆的纵向和侧向稳定性,控制效果优于直接横摆力矩控制。

考虑轮胎弛豫特性的轮毂电机驱动电动汽车鲁棒自适应驱动防滑控制

针对轮毂电机驱动电动汽车驱动防滑控制问题,充分考虑轮胎弛豫特性对加速舒适性的影响,提出一种基于线性参数时变-鲁棒保性能极点配置的驱动防滑控制方法。阐述轮胎弛豫特性与传统稳态车轮旋转动力学的耦合机理,指出弛豫特性是造成的滑移率振荡的原因,并依此建立弛豫车轮旋转动力学模型。为了抑制车轮滑转的同时降低弛豫特性对纵向舒适性的影响,基于保性能极点配置方法设计驱动防滑控制系统。针对模型中存在的摄动参数与时变参数,构建鲁棒控制-增益调度策略保证滑移率跟踪的稳定性。数值仿真和实车试验结果表明,所设计的驱动防滑控制系统可以实现任意路面附着与初始车速下车轮滑移率的自适应控制,具有较强的鲁棒性。与传统的驱动防滑控制系统相比,其对车身加速度振荡的抑制更加明显,提高轮毂电机驱动电动汽车的纵向稳定性和加速舒适性。

四轮轮毂电机驱动电动汽车驱动防滑控制关键技术综述

驱动防滑控制是四轮轮毂电机驱动电动汽车主动安全控制关键技术之一。分别从车速估计方法、路面识别方法、驱动防滑控制算法三个方面综述了四轮轮毂电机驱动电动汽车驱动防滑控制的关键技术与难点。通过比较车速估计方法中基于运动学和基于动力学的估计方法的优缺点,明确了基于多方法、多信息融合的估计方法是提高车速估计精度的重要措施。比较了基于试验与基于模型的路面识别算法,分别对路面识别中涉及的路面附着系数估计方法、路面类型识别方法进行了分析,并指出:基于试验的路面识别方法仍需提高对测试环境的鲁棒性,基于模型的识别方法则需提高轮胎模型精度以及不同工况的自适应性。总结了基于滑转率控制和基于电机输出转矩控制的驱动防滑控制策略,对现有驱动防滑控制算法进行了分析,并指出提高算法的适应性和鲁棒性是未来的研究重点。最后对四轮轮毂电机驱动电动汽车驱动防滑关键技术发展方向进行了展望。

基于驾驶人转向意图的双电机驱动电动汽车稳定性控制策略

为了使双电机驱动电动车在车辆稳定性控制过程中能够精确解读驾驶意图,使车辆实际行驶状态与驾驶意图期望的车辆行驶状态尽可能相符合,提出一种基于驾驶人意图辨识的稳定性控制策略。利用基于支持向量机递归特征消除(SVM-RFE)得到的特征参数构建基于长短期记忆(LSTM)模型的驾驶人转向意图辨识模型;基于转向意图识别结果,以方向盘的扭矩和角速度为计算参数,利用转向急迫程度系数建立考虑驾驶人转向意图的车辆稳定性控制修正参考模型,基于滑模控制理论构建车辆稳定性控制上层控制器。以车辆轮胎工作负荷率平方和最小为优化目标,考虑轮胎附着条件、电机及制动系统性能、电机运行状态的约束条件,构建车辆稳定性控制下层控制器。最后利用基于A&D5435半实物仿真系统的双电机驱动电动汽车试验平台,在双移线工况、单移线工况下进行实车验证。研究结果表明:双移线工况下在稳定性系统的作用下横摆角速度最大值为-18.953 (°)·s^(-1),与无稳定性控制相比减小了39.87%,质心侧偏角最大值为4.568°,与无稳定性控制相比减小了54.08%;单移线工况下在稳定性系统的作用下横摆角速度最大值为21.76(°)·s^(-1),与无稳定性控制减小了65.3%,质心侧偏角最大值为5.208°,与无稳定性控制减小了92.6%。;提出的车辆稳定性控制策略能够正常工作,有效改善了车辆的行驶稳定性。