基于非线性MPC的电动赛车驱动防滑控制

文章采用非线性模型预测控制(model predictive control,MPC)方法实现轮边驱动电动赛车的驱动防滑控制。为了实现电动赛车良好的纵向加速和轮胎抓地性能,将车轮滑移稳定区作为非线性模型预测时域约束,建立轮边电机滑移率控制模型;结合赛车空气动力学套件和轮胎特性,在MATLAB/Simulink软件中建立驱动防滑模型成本函数来平衡目标滑移率、目标扭矩变化率和最大扭矩限制等多个目标;通过CarSim和MATLAB/Simulink的联合仿真并结合半实物在环台架试验验证模型的有效性和可靠性。联合仿真和试验验证结果表明,该文方法可以有效地提升赛车的纵向性能。

基于直接横摆力矩控制的FSAE纯电动赛车操纵稳定性控制策略

针对双电机驱动FSAE纯电动赛车操纵稳定性控制问题,提出了基于直接横摆力矩控制的操纵稳定性控制策略。采用扩展卡尔曼滤波对实际质心侧偏角进行估计,分别设计了基于PID控制、基于模糊逻辑控制以及基于PID模糊逻辑联合控制的附加横摆力矩控制器;并在方向盘转角阶跃工况以及双移线工况下,基于Matlab/Simulink平台进行了仿真对比。利用A&D5435半实物仿真平台和Matlab/Simulink代码自动生成技术,搭建了FSAE纯电动赛车硬件在环试验平台,并进行了双移线工况的实车试验验证。结果表明:文中提出的PID模糊逻辑联合控制策略相比于无控制和PID控制横摆角速度的稳态值和极值最多分别减小12. 17%和43. 87%,质心侧偏角的稳态和值极值最多分别减小8. 4%和68. 53%,并且收敛速度变快,提高了车辆的操纵稳定性。

纯电动赛车复合电源动力系统控制研究

提高纯电动赛车性能的关键在于提高其动力性,而制约电动汽车动力性的主要因素在于储能系统,提出了一种纯电动赛车用复合电源动力系统的研究方法与试验方案.首先确定复合电源的组成并建立数学模型,其次根据不同工况下复合电源的不同工作模式制定控制策略,最后搭建试验台对复合电源的性能与控制方法进行试验验证.所做研究工作提高了纯电动赛车复合电源动力系统的控制水平,对于提升纯电动赛车的动力性、延长蓄电池的使用寿命具有一定的现实意义.

无人驾驶电动赛车线控制动策略开发

针对无人驾驶方程式赛车无人状态下的控制策略问题,提出了一种基于增量式PID的线控制动控制策略。通过采集赛车无人驾驶状态下的当前车速、目标制动压力和目标制动踏板位移量,使用增量式PID控制算法进行制动压力控制,使赛车减速到目标车速。使用MATLAB/Simulink仿真验证,结果表明在赛车减速时,基于增量式PID的线控制动控制策略能有效的控制制动压力,使赛车跟踪上目标车速。

FSE电动赛车动力电池建模与仿真分析

FSE电动方程式汽车比赛是中国FSAE大学生方程式比赛新的赛事,为研究FSE电动赛车动力电池,基于advisor软件建立锂电池组和整车仿真模型。选定CYC-IM240道路行驶工况进行仿真,得到锂电池组的SOC、电流以及温度曲线,通过E03实车试验对比,表明建立的模型有一定的合理性,对今后FSE电动赛车设计有一定的理论依据。

基于电动赛车的无人赛车设计

针对目前无人电动赛车设计文献及参考资料过少,根据2017年FSAC比赛规则,将电动方程式赛车改装设计成无人电动赛车。首先分析了无人赛车传感器的工作原理,并提出选型规则及布置方案;最后设计了转向、制动执行机构的参数,并利用三维制图软件CATIA设计了结构。设计方案为无人电动赛车的研究者及FSAC参赛车队提供一定参考。

FSE电动赛车集成化减速箱的设计及校核

根据E05号赛车的动力性指标,设计了一种结构紧凑的集成化减速箱,将差速器整合到减速箱里。主要设计了减速箱的总体方案、传动齿轮参数、差速器和减速箱箱体,并利用ANSYS软件对传动齿轮和差速器壳进行了静力学仿真分析,最后将集成化减速箱进行装车试验。

电动赛车电池箱通风冷却结构设计方法及应用

为解决严重影响电动赛车性能的电池箱通风冷却结构复杂、质量重及散热速度缓慢等问题,采用以空气为介质的电池箱通风冷却结构先确定散热器的性能参数,并结合流体仿真分析软件(Fluent)模拟电动赛车的行驶工况,从而有效地优化电池箱通风冷却结构。采用该结构的电动赛车参加了2013年首届中国大学生方程式电车大赛(简称FSEC),顺利完成所有比赛项目并获得全国总成绩第2名。结果表明,此结构仿真分析与实际运用基本吻合。

全电动赛车用开关磁阻电机优化设计

为了提升全电动赛车的过载能力和高速性能,提出采用高速开关磁阻电机作为驱动电机。分析了赛车不同工况下的性能需求,选择合理的减速比,确定了开关磁阻电机的基本性能指标;基于有限元方法对初始方案进行优化,以提高起动转矩,扩大恒功率输出范围,提取了开关磁阻电机的效率/功率map图。通过实验验证了该设计方案的可行性,并根据实际需求,调整了低速工况下斩波电流的控制方式,发挥高速开关磁阻电机用于全电动赛车的性能优势。

太阳能电动赛车电池监测系统设计

一、前言 太阳能赛车的能量系统为太阳能电池阵列和蓄电池组的复合系统,在太阳能车的研究中,蓄电池的寿命是制约整车性能的瓶颈。在太阳能赛车的试验及运行过程中,对蓄电池进行合理的保护将大大延长蓄电池的使用寿命。维护的措施有:防止蓄电池的过充电和过放电。

FSC电动赛车动力学建模与性能仿真分析

针对FSC电动赛车开发过程中的性能分析,论文基于汽车系统动力学软件Car Sim与Matlab/Simulink进行电动赛车动力学建模与性能仿真研究。应用Car Sim与Matlab/Simulink建立了包含车体、轮胎、转向系统、悬架系统、制动系统、电机模型、电池模型的FSC电动赛车模型,建立了底盘、车身三维模型实现整车动画仿真,设计了国标试验工况和比赛赛场试验工况进行仿真试验分析。仿真试验验证表明FSC电动赛车在动力性、制动性。

纯电动赛车动力系统匹配优化与仿真

研究纯电动赛车动力匹配与优化问题,赛车的结构与运行工况不同于乘用车,为提高纯电动赛车的动力性与经济性,针对赛车的各项车辆参数及其在赛道上的运行工况进行动力匹配及优化。根据纯电动赛车的设计目标,确定赛车各项基本参数,利用Optimum Lap软件搭建FSEC赛道模型,建立赛车运行工况,并对赛车的传动比进行优化,最后在CRUISE中搭建FSEC赛车整车模型,分别在全符合加速和循环工况下,对建立的纯电动赛车进行动力性和经济性仿真。仿真结果表明,所设计的赛车满足各项设计指标,传动比优化后,经济性有所提升。

基于Advisor的纯电动赛车动力系统参数设计

根据纯电动赛车的比赛要求,构建其动力系统模型,利用该模型对其电机、电池和传动系进行了计算。基于Advisor仿真软件对选定的动力系统参数进行仿真分析。结果表明,动力系统参数满足设计要求,这种设计方法有效可行。

双电机独立驱动电动赛车再生制动控制研究

基于电动赛车具有再生制动的优势,提出一种基于并联策略的电液复合再生制动力分配方法。在理想制动力分配曲线、ECE制动法规、赛车轮胎及行驶路面条件解算出制动力分配系数β,从而对赛车摩擦制动力与再生制动力进行合理的比例分配,在不同的制动强度区间采用不同的制动方式,达到制动效果。

基于FSAE电动赛车的整车电气系统构建

在一辆动力电动赛车中,安全可靠的整车电气系统是赛车高性能的保障。构建符合赛事规则的包括电机控制器、电池管理系统、绝缘监控装置、制动可靠性装置等功能模块在内的电气系统成为重点。针对该问题,提出了由整车控制器辅助下的安全回路的电气拓扑结构整体设计方案。基于stm32单片机的整车控制器和Can总线通信网络及安全回路构建更优的整合整车各类传感器及可靠性模块信息,为赛车电气设计人员提供新的可参考的设计方案。

电动赛车半主动悬架系统仿真及实现

应用汽车动力学理论,以1/4汽车悬架模型为研究对象,用调节减振器的阻尼系数法,建立了二自由度电动赛车的半主动悬架最优控制模型,利用编制的路面谱作为激励输入进行了仿真,并与被动悬架性能进行了对比。结果表明,半主动悬架在车身垂直振动加速度、悬架动行程、轮胎形变量的改善度分别为31.3%、21.4%、12.6%,使车身的振动被控制在某个范围之内,大大提高电动赛车在行驶过程中的平顺性。

电动赛车轻量化材料车身设计及分析

为某电动赛车设计轻量化材料车身,通过对车身的三维建模,以及综合运用有限元模态分析技术,选用不同材料,优化车身结构,对整车车身的轻量化进行了较为深入的研究。通过文章的研究,对电动赛车车身在材料运用上提供了理论基础与技术支撑,与传统电动赛车的车身重量相比,车身重量大幅降低。

FSEC电动赛车间隙可调转向器设计

在中国大学生电动方程式汽车大赛(FSEC)电动赛车的设计中,操纵稳定性和轻量化是赛车设计过程中必不可少的环节。齿轮齿条传动机构能够极大可能地满足赛车操纵稳定性的设计要求,同时可以保证赛车轻量化。在中国大学生电动方程式汽车大赛(FSEC)赛车中由于空间有限以及对轻量化的需求,传统齿轮齿条转向器难以满足性能需求。文章设计一款间隙可调转向器,采用特定的偏心轮结构,对长时间磨损造成的间隙进行调节,保证赛车的转向性能及操纵稳定性。

基于ANFIS的电动赛车加速驱动控制的优化

为提高赛车在中低速下的加速能力,针对传统模糊控制依赖操作人员的经验、控制精度较低等缺点,提出一种基于自适应神经模糊推理系统的电动赛车加速驱动控制优化方法。该方法以当前加速踏板开度对应的最高车速为驾驶员期望车速,以驾驶员期望车速与实际车速的偏差及其变化率为输入变量,以加速踏板修正系数为输出变量,将加速踏板修正系数与当前加速踏板开度相乘得到修正后的加速踏板开度。Matlab/Simulink仿真与实车测试结果表明:在对加速踏板采用相同的操作控制下,优化后的驱动控制方法增加了赛车加速踏板的开度;在加速结束时刻,赛车车速的仿真值较优化前提高20.9%,实测值较优化前提高17.4%。

纯电动赛车动力系统的优化

为优化纯电动赛车的动力性能和经济性能,提高赛车在比赛时的竞争力,在纯电动赛车动力系统选型及参数匹配基础上,应用Simulink软件建立电机控制模型,并基于SPSA算法对永磁同步电机控制参数进行在线整定,优化电机PI控制参数,改善永磁同步电机控制精度,实现赛车动力系统的优化。Cruise和Simulink整车联合仿真结果表明,赛车75 m直线加速时间为4.22 s,剩余SOC为84.2%,最高车速可达到114 km·h^-1;赛车完成耐久工况行驶后,剩余SOC利用率提高了1.6%。在同样工况下,保持赛车动力系统参数不变,优化PMSM控制参数后动力性能明显改善,可延长动力电池的使用寿命,增加赛车的续驶里程。