设施园艺移动平台分布式驱动自适应防滑控制

针对设施园艺特殊作业场景对电驱移动平台灵活作业与高操纵稳定性需求,该研究设计了一种四轮轮毂电机独立驱动的分布式设施园艺电驱移动平台,并提出了一种可提高转向灵活性与稳定性的自适应防滑控制策略。在该控制策略中,首先构建电驱移动平台动力学模型与Ackermann差速转向模型,结合速度瞬心原理及轮胎侧偏角确定各车轮转向目标转速;其次,为提高电驱移动平台对时变附着系数的适应能力,采用改进的强跟踪自适应无迹卡尔曼滤波算法设计复杂路面识别器,实现对路面附着系数准确估计;最后,设计基于自适应滑模算法的防滑控制器,根据路面附着系数估计值确定车轮相对最佳滑转率并实时控制滑转率。为验证所提控制策略的有效性,开展了Carsim-MATLAB/Simulink联合仿真与分布式设施园艺电驱移动平台实车试验。试验结果表明,所提控制策略可准确估计复杂道路下路面附着系数,降低车轮滑转率误差;在不变路面、对接路面与对开路面3种工况下,左侧车轮滑转率误差分别为0.031、0.015和0.038,右侧车轮滑转率误差分别为0.026、0.005和0.028;在不变路面与随机路面实测路况下,电驱移动平台路面附着系分别数约为0.44和0.47,最大滑转率分别约为0.69和0.68,有效抑制了轮胎转向时的过度滑转,提高了电驱移动平台的行驶稳定性。研究可为设施园艺车辆驱动防滑控制提供具体理论依据和实施方案。

快速轨道交通列车分段制动防滑控制仿真

轨道交通列车的防滑控制性能过差会影响列车的制动性能和稳定性能,为了提高轨道交通列车的安全性,以分段制动的方式控制轨道交通列车的滑动状态,提出快速轨道交通列车分段制动防滑控制仿真方法。通过分析轮轨间粘着力和滑移变化曲线建立轨道交通列车的纵向运行学模型,并以上述模型为基础,将轨道交通列车的整体制动过程分割成多组制动区段,通过将单位制动区段与滑模控制器结合,实现轨道交通列车的分段制动防滑控制。仿真结果表明,无论是在轨道粘着条件始终维持在较低水平的工况条件下,还是在轨道粘着条件发生突变的工况条件下,所提方法控制下的实际行驶速度均与目标行驶速度吻合,验证了上述方法具有较好的控制效果。

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。

基于路面识别算法的分布式驱动汽车驱动防滑控制策略

针对在低附着系数路面上由于分布式驱动汽车质量变化及道路坡度影响造成驱动防滑控制效果差的问题,提出了一种基于路面识别算法和滑模控制的驱动防滑控制策略。通过递归最小二乘法估计整车质量和道路坡度,修正车轮垂直载荷,根据附着系数和滑转率的关系设计路面识别策略,获取最优滑转率作为控制目标,采用滑模控制算法实现对滑转率的快速跟踪。通过Carsim和Simulink联合仿真和实车试验,与传统的PI控制策略进行对比,仿真结果表明本文提出的策略滑转率误差RMSE值降低75.1%,实车试验验证本文中提出的控制算法在整车滑转率控制上具有优势。

车辆防滑控制算法改进

防滑控制的目的是充分利用轮轨间的黏着,防止车轮抱死擦伤并减小制动距离。由于黏着系数时刻在变且无法预知,目前的理论成果均为通过黏着系数对车辆速度、轴速的影响制定控制算法,间接利用黏着。由此可知,检测到的车辆速度值、各轴速值越准确,越能提前获知车辆速度值、各轴速值的变化趋势,也越易于利用黏着进行防滑控制且控制效果越好。为此,文章提出了增加加速度传感器和制动缸压力的改进方法。增加加速度传感器,在车辆所有轴同时出现滑行的情况下仍能较为准确地获知车辆实际速度;增加制动缸压力检测并引入防滑控制算法,可以在一定程度上预知轴速变化趋势和车辆速度变化趋势。此外,根据既有统计成果,充分利用滑移率对黏着系数的影响进行防滑控制,有效提升了黏着利用率。根据仿真结果可知,改进后的控制算法可以有效减小车轮抱死的可能性,更加充分地利用黏着缩短制动距离。

高速列车防滑控制仿真方法研究

介绍了高速列车防滑系统,阐述了高速列车防滑控制仿真方法。应用高效的专用仿真工具,基于轮轨接触理论,搭建适用于防滑控制仿真的高速列车动力学模型,应用稳定可靠的实时仿真系统,集成高速列车防滑控制仿真环境,完成了高速列车防滑控制仿真的试验验证。

轨道车辆制动防滑控制系统数值建模与验证

基于轨道车辆制动系统三位式防滑阀工作原理,建立防滑阀数学模型,进行充排气特性仿真分析;依次建立电空转换阀、紧急阀及中继阀等阀类数学模型,构建空气制动单元模型;针对制动防滑控制系统,建立防滑控制单元及制动动力学单元模型,结合空气制动单元模型搭建四轴车辆制动防滑控制数值仿真平台;利用数值仿真平台进行列车制动防滑性能仿真分析,并通过制动距离、车速及滑动量误差量3个指标与实车在线试验数据对比。结果表明:制动距离仿真值与试验值误差小于5%;车速仿真曲线和试验曲线吻合较好,二者任意时刻的差值小于3 km/h;各个滑动间隔内的滑动量误差平均值小于20%;三者均满足指标要求,验证了所建四轴车辆制动防滑控制模型的有效性。

分布式电驱动装载机驱动防滑控制

分布式电驱动装载机是电动底盘技术在工程车辆上的重要应用。装载机铲土作业时车速接近于零且不易准确获取,基于滑转率的防滑控制算法难以应用。本文通过分析车轮打滑时的角加速度特性,提出基于车轮角加速度逻辑门限的防滑控制方法和数据处理算法。首先通过装载机的实车数据验证算法的有效性。随后采用AD‐AMS和Simulink联合仿真分析,结果表明算法在装载机铲土作业工况下能有效防止车轮持续打滑,发挥路面附着条件。同时,该控制算法在低附路面加速工况下也获得良好的防滑效果,具有一定的路况适用性。

考虑再生制动的线控电制动系统防滑控制策略研究

为顺应汽车电动化、智能化的发展需求,该文提出线控电制动系统,为提高车辆整体制动性能,围绕着整车“利用附着系数最大化”和“能量回收率最大化”的双重目标展开,探究再生制动和摩擦制动混合作用下线控电制动系统的防滑控制策略,主要研究内容为基于四轮制动力分配的动态防滑控制和再生制动能量回收控制。

基于模糊控制的驱动防滑控制器设计

针对现有汽车稳定控制存在响应速度慢、效率低的问题,以干沥青、干水泥、积雪、鹅卵石和冰这5种常见路面为研究对象,基于模糊控制原理设计了一种全新的驱动防滑控制器。仿真结果表明,所设计的驱动防滑控制器,可采用不同的控制规则对行驶在不同附着系数路面的汽车进行稳定性控制。相较于采用驱动防滑控制器前,采用后汽车车速达到100 km/h的时间由6 s缩短至4 s,10 s后达到的最大车速由158 km/h提高至228 km/h,可明显改善汽车的加速性能,实现对汽车稳定性的自适应控制。

城轨车辆防滑控制系统的轴速测量方法研究

为提高防滑控制系统的轴速测量精度,设计了基于MC9S12系列微控制器和基于FPGA的2种等精度轴速测量系统。对2种等精度测速装置进行了试验验证,分析并通过试验验证了等精度法的分辨率和测量延时对测量精度的影响。结合等精度法测速在城轨车辆防滑控制系统中的实际测试数据,分析了真实车辆条件下轮轴速度的测量精度和轮轴的实际转动状态对轴速信号的影响。

分布式驱动电动汽车转矩自适应驱动防滑控制

分布式驱动电动汽车为每个驱动轮匹配一套驱动系统且各套驱动系统均可单独控制,这为精确的底盘动力学控制提供了便利条件。但当该车在低附着系数路面上强驱动时,其左右两侧驱动力若不均衡则极易造成整车的横向失稳,所以需要在动态的等转矩控制基础上实现驱动防滑,以保证整车的行驶稳定性。基于轮胎驱动力-路面附着非线性特性,提出一种利用驱动电动机的转速和转矩反馈实现驱动防滑的直接限制转矩控制方法,并将其与最佳滑转率比例积分(Proportional-integral,PI)控制和动态等转矩驱动控制相结合,开发分布式驱动电动汽车电动机转矩自适应驱动防滑控制器,并进行对开路面车辆驱动性能仿真和实车道路试验验证。结果表明,所开发的控制器在使低附着系数路面上的驱动轮的滑转率接近最佳值的同时,实现了电动机转矩的平滑控制,降低了电动机的控制强度和对传动系统造成的冲击,有效保障了分布式驱动电动汽车的横向稳定性。

铁道车辆制动系统防滑控制仿真与试验研究

通过建立铁道车辆单轮对运动学模型、轮轨蠕滑力模型、制动过程的制动力开环与闭环控制模型,分析了单轮对制动工况下的防滑控制仿真方法.针对电空直通制动系统防滑单元,基于DSHplus软件建立了气路仿真模型与防滑控制策略仿真模型.通过与Matlab联合仿真,分析了电空直通制动系统防滑单元的气路特性与控制参数的选择,研制了制动防滑单元并进行了相关试验.结果表明,该仿真模型可用于模拟轮对制动过程的滑行工况,可用于防滑单元的集成设计与参数优化.

双电机四轮驱动电动汽车自适应驱动防滑控制的研究

为在双电机四驱电动汽车上实现纯电机控制的驱动防滑功能,在不同附着系数的路面上,采用PID控制的方法对控制参数进行优化。在此基础上,采用径向基函数系统辨识的单神经元自适应控制算法,对PID控制参数进行在线自适应调整,从而提高了控制算法的响应速度和鲁棒性。在不同路面上进行了离线仿真和快速原型在环试验。结果表明,采用该控制算法,能在不同路面工况下实现电动汽车的驱动防滑功能,与PID算法相比,提高了自适应能力、控制精度和速度,并满足实时性控制要求。

四轮驱动混合动力汽车驱动防滑控制策略的研究

本文中以具有发动机、ISG电机和轮毂电机多个动力源的四轮驱动混合动力汽车为研究对象,依据驱动轮的滑模变结构控制算法,制定了目标驱动转矩控制策略。同时,基于模糊控制算法制定了各动力源的转矩协调分配控制策略,并对模糊推理器输出的各转矩进行了修正。在Matlab/Simulink环境下对所设计的控制策略进行了离线仿真。结果表明,在棋盘路面工况下,所设计的控制策略能有效抑制各驱动轮过度滑转,提高了混合动力汽车的动力性和行驶稳定性,改善其燃油经济性。

4WD电动车的滑转率识别及防滑控制

实时地根据路面附着状况选择最优的滑转率控制目标是电动车防滑控制策略的关键.文中针对双转子电机四轮驱动电动车的特点,采用自适应Kalman滤波估计车速信息和轮胎驱动力信息,并利用该信息实时计算附着率-滑转率曲线的斜率,以对路面附着状况进行准确评估.然后以估计的路面信息和踏板输入信息为模糊控制器输入,利用带速度修正因子的模糊控制方法对驱动电机输出转矩进行控制,以提高电动车在各种道路条件下最大限度地利用附着系数的能力,获得最佳的驱动防滑控制效果.

电动汽车动态路面驱动防滑控制与仿真

为了提高电动汽车在复杂路面情况下的加速能力和稳定性,提出了一种基于动态路面最优滑转率估计的驱动防滑控制策略并进行了仿真研究。首先从车辆-地面系统模型入手,分析了路面参数估计的数学原理并给出了单一路面下的最优滑转率判别条件,进而将多种路面交叠的情况下的最优滑转率参数估计问题转化为高、低附着路面相互切换的统一问题进行了深入分析,引入高估门限λmax与低估门限λmin设计了最优滑转率的动态估计方法。基于动态路面的参数估计建立了相应的驱动防滑控制策略。仿真结果表明:所提出的参数估计方法和控制策略显著提高了电动汽车的加速能力,且在路面条件突变的情况下也能有效抑制驱动轮的过度滑转,改善了整车的行驶稳定性。

铁道车辆防滑控制仿真

列车的可靠制动是其安全运行的必要保证,而制动过程中的防滑控制又是安全制动和缩短制动距离的有效途径。建立车辆制动动力学模型和单轮对制动动力学模型,车辆系统自由度为42,建模中考虑车辆系统悬架力非线性、轮轨接触几何关系非线性和轮轨蠕滑力非线性。考虑到盘型制动系统的摩擦特性和制动缸压力变化特性,建立了制动系统力学模型。采用P控制方法,用数值仿真方法研究准高速列车制动过程的防滑控制。计算结果表明,P控制能有效防止车轮在轮轨粘着力较低时的滑行,从而提高制动的可靠性和缩短制动距离,并减小制动过程中车辆的纵向振动。

多轮电驱动装甲车辆车轮防滑控制

为防止多轮毂电机驱动装甲车辆在低附着路面加速时出现车轮滑转,设计了基于扩展状态观测器(ESO)的车轮防滑串联滑模控制器。首先利用实时测得的轮毂电机转速和转矩,通过ESO估计出车轮行驶中的总扰动;然后将系统分为两个子系统,采用反演逐步递推算法,分别设计1阶滑模控制器。仿真结果表明:所设计的ESO能很好地观测到车轮行驶中的扰动,并使车轮的实际滑移率快速跟踪目标滑移率且无超调,而滑模控制器具有较强的鲁棒性,其"抖振"得到很好的抑制。

和谐号动车组制动防滑控制理论和试验

防滑控制系统是和谐号动车组列车制动系统的核心技术之一.在列车高速运行时,具有防滑控制功能的列车制动控制系统,既能实现良好的滑行控制,又能充分利用轮轨之间的黏着作用力。主要介绍了和谐号动车组制动防滑系统,包括制动防滑系统的基本原理,硬件组成,滑行检测方法,防滑控制方法以及控制策略等。通过防滑试验验证了和谐号动车组制动防滑控制系统的有效性和可靠性。