四轮独立驱动汽车偏转 差动协同转向路径跟踪

为改善四轮独立驱动汽车在不同车速与路面附着系数下的路径跟踪效果,提出了偏转差动协同转向控制策略。在二自由度动力学模型的基础上,建立多点预瞄与线性二次调节(LQR)结合的前轮偏转转向路径跟踪、滑模控制与四轮转矩优化分配结合的四轮差动转向路径跟踪,采用模糊控制对偏转转向与差动转向路径跟踪的权重进行自适应分配,建立包含路径跟踪层与转角、转矩分配控制层的偏转差动协同控制策略。利用Carsim与Simulink分别建立协同转向路径跟踪与LQR偏转转向路径跟踪联合仿真平台,取车速为54、72 km/h与路面附着系数为0.3、0.8的双移线工况进行仿真得出结论:相较于LQR偏转转向路径跟踪,协同转向路径跟踪在各工况下的横向跟踪精度与稳定性均有所提高。

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。

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。

四轮独立转向/独立电驱动汽车四轮转向与横摆力矩集成控制研究

四轮独立转向/独立电驱动汽车具有四轮转角、四轮驱动力矩独立可控的优势,易于实现整车集成控制,针对其驱动转向集成控制问题,论文研究了四轮转向与横摆力矩的集成控制方法。采用比例四轮转向控制方法,建立二自由度参考模型,应用最优控制理论设计了四轮转向与横摆力矩集成控制器,通过对后轮附加转角控制和驱动力矩合理分配提高汽车操纵稳定性。应用CarSim与Matlab/Simulink搭建了整车模型、编写了控制程序,选取紧急避障双移线工况进行了仿真试验验证。试验结果表明研究的四轮独立转向/独立电驱动汽车集成控制方法能够保证汽车在紧急转向工况下具有良好的操纵稳定性。

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。

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。

轮毂电机驱动汽车纵向和横向稳定性联合控制

为了提高轮毂电机驱动汽车的纵横向稳定性,将汽车的横摆控制和防滑控制相结合,采用分层控制架构搭建纵向和横向稳定性联合控制模型。上层为力矩决策层。基于比例-积分-微分(PID)控制算法构建车辆纵向车速跟踪控制器;基于模糊PID控制算法搭建驱动防滑控制器,采用前馈加反馈的控制方法决策出驱动防滑力矩;基于二阶滑模控制算法建立直接横摆力矩控制器,设计附加横摆力矩加权模块控制汽车的横摆特性。下层为力矩分配层。采用优化分配算法将上层决策出的总纵向力矩、驱动防滑力矩和直接横摆力矩合理地分配到4个车轮上。通过加速和转向联合仿真工况验证设计的纵横向稳定性控制策略的有效性。研究结果表明:车轮最大滑转率为0.17,横摆角速度最大偏差值为0.01 rad/s,质心侧偏角最大偏差值为0.011 rad,验证了控制算法的有效性。

轮毂驱动电动汽车开关磁阻电机制动特性分析

开关磁阻电机作为一种新型电机,结构最为简单,直流调速系统的可控性强,适用于恶劣环境,且电机的控制参数多,很容易通过适当的控制策略和系统设计满足电动汽车的四象限运行的要求,并且在高速运行区域也能保持优秀的制动能力。本文主要以新型电动汽车轮毂驱动电动汽车为研究对象,围绕开关磁阻电机的结构及工作特性及开关磁阻电机的制动特性分析展开,讨论这种新型电机在汽车上应用时其电制动能力,为轮毂驱动电动汽车的制动系统的后续研究做准备。

四轮独立驱动电动汽车直接横摆力矩控制

为提高四轮独立驱动电动汽车横摆稳定性,在考虑纵向车速控制的基础上设计了直接横摆力矩控制策略。该控制策略由上下两层组成,上层控制器为基于车辆运行状态反馈的附加横摆力矩控制器,其控制方式为通过实际反馈的车辆状态参数与参考值对比,设计线性二次型调节器(LQR)计算目标附加横摆力矩。下层控制器为基于路面附着条件及前后轴荷比的轮毂电机转矩分配控制器。通过CarSim与Simulink建立联合仿真模型,选择双移线和正弦输入2种工况进行仿真试验。结果表明:所设计的控制策略能够使车辆质心侧偏角和横摆角速度较好地跟随参考值,可有效避免车辆侧滑失稳,提高车辆横摆稳定性和行驶安全性;与PID控制相比,LQR控制能够更有效地抑制横摆角速度振荡峰值。

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%。

轮毂驱动电动汽车差速转向系统仿真分析

为了研究轮毂驱动电动汽车的差速转向系统,基于Acherman-Jeantand转向模型建立了差速转向解析表达式与仿真模型;给出了电机模型并依据其运动学方程设计了等效滑模速度控制器;搭建出包含差速转向模型、等效滑模控制器、电机模型在内的差速转向控制系统。结合实际工况,在MATLAB/Simulink环境中进行轮毂驱动电动汽车差速转向控制系统的仿真试验并与传统PI控制系统进行仿真对比。仿真试验结果表明:文中所建模型是正确的,控制系统是可行的;体现了等效滑模控制对差速转向系统控制响应时间短、超调量小、鲁棒性强等优势。

汽车驱动轮输出功率校正系数的确定

经过近期的实践摸索,现对底盘输出功率校正系数谈些认识,并与同行共同探讨。

轮毂电机驱动汽车差动助力转向与稳定性协调控制

针对轮毂电机驱动汽车,本文建立了整车模型和差动助力转向系统模型,根据轮毂电机驱动汽车可以独立控制左右转向轮输出力矩的特性,通过控制汽车左右转向轮的差动力矩来实现减小驾驶员方向盘手力的目的,从而代替现有的电助力转向系统。针对电动汽车行驶稳定性,设计了以车辆质心侧偏角和横摆角速度联合控制的横摆力矩控制器;针对差动助力转向和横摆力矩控制各自的特点和相互影响的关系,建立了差动助力转向与横摆力矩控制的可拓联合控制系统。最后基于Matlab/Simulink与Carsim联合仿真平台,利用经典的双移线工况进行了人车闭环仿真分析。仿真结果表明:联合控制系统能有效地改善车辆的转向轻便性和行驶稳定性,显著提高了车辆的操纵性能。

基于四轮独立驱动独立转向操纵杆式汽车综述

四轮独立驱动独立转向电动汽车必定是未来发展的方向,针对四轮独立驱动独立转向电动汽车的发展和国内外研究现状,论文进行了综述。首先介绍四轮独立驱动独立转向电动汽车的结构和控制特点,对四轮独立驱动独立转向电动汽车国内外研究现状概括并进行说明。并对四轮独立驱动独立转向操纵杆式电动汽车提出一些存在的问题,并展望未来操纵杆转向系统的发展趋势。

四轮毂驱动电动汽车操纵稳定性仿真分析

为了研究轮毂驱动电动汽车的操作稳定性,以自制试验样车为研究对象,建立七自由度多体动力学仿真模型并给出驱动电机模型;结合汽车行驶特点,在MATLAB/Simulink软件中模拟突然转向和连续转向两种工况,通过分析特征参量在不同工况下的响应情况,对四轮毂驱动电动汽车操纵稳定性进行仿真研究,在理论层面检验样车的技术性能.研究结果表明:所建模型是正确的,样车结构是可行的,能够保证车辆拥有较好的技术性能.