基于模糊算法的轮毂马达控制策略研究

重型车辆在国家基础设施建设和快速发展中,具有不可或缺的重要地位.重型车辆在加装轮毂液驱系统后,液压系统的轮毂马达控制便成为其中至关重要的一个环节.在通过复杂路况时,通过轮毂液驱系统的马达助力,可以显著提升车辆的牵引力和通过性能.本文通过模糊PID控制器控制实现对轮毂马达的转速性能控制,从而提高系统的响应速度和控制精度.     

重型车辆液压再生制动能量回收率的研究

在传统后驱重型车辆的基础上,加入液压泵、轮毂液压马达、蓄能器等装置形成一种新型液驱混合动力系统,可实现液压再生制动。通过在传统制动踏板空行程内标定纯再生制动阶段的方式,实现基于制动踏板行程的制动力控制。建立整车和液压系统模型,进行再生制动过程仿真,分析蓄能器能量回收率及其影响因素。仿真结果表明:相同挡位下,制动踏板行程越大,蓄能器能量回收率越低;相同制动踏板行程下,挡位越低,蓄能器的回收率越高。     

模型跟踪控制在复合制动系统中的应用

本文旨在协调复合制动系统中的机-电制动力矩,确保车辆的制动效能。以搭载基于常规的逻辑门限值控制的液压防抱死制动系统车辆单轮模型为仿真平台,构建了复合制动控制器。针对以轮速为控制变量的模型跟踪控制方法的缺陷,搭建了以车轮角加速度为控制变量的模型跟踪控制器,并通过仿真对比验证了其改进效果。硬件在环试验结果验证了控制策略的有效性。     

轮毂电机驱动电动汽车液压执行单元的压力估计与控制方法研究

为提高轮毂电机驱动电动汽车的制动性能和安全性能,对其液压制动系统轮缸压力估计和压力控制进行了研究。首先对液压执行单元中的关键部件回路控制阀建立了数学模型,分析其液压特性和电气特性,接着针对回路电磁阀建立了状态方程,采用平方根容积卡尔曼滤波算法,估计电磁阀阀芯行程,从而准确计算出当前制动液流量和制动轮缸压力,然后再依据p-V特性设计了基于滑模变结构算法的电磁阀阀芯行程控制算法,通过调节阀芯行程来控制制动轮缸内的制动压力。最后采用Matlab/Simulink-AMESim联合仿真和硬件在环台架实验两种方法进行算法验证,结果表明:所提出的制动轮缸压力估计和压力控制算法能准确跟随控制目标值,提高轮毂电机驱动电动汽车的制动性能。     

基于联合仿真的EHB系统轮缸压力模糊PID控制研究

在分析电子液压制动系统(EHB)工作原理的基础上,建立基于AMESim和Matlab/Simulink的EHB液压系统联合仿真平台,采用模糊PID控制方法实现了轮缸压力控制仿真,研究能跟随EHB系统目标控制压力的模糊PID控制策略。仿真分析结果表明,与传统PID控制方法相比,模糊PID控制方法可以快速、准确地实现轮缸压力控制。     

高速工况下间接式胎压监测的影响因素研究与优化

为解决间接式胎压监测在车辆高速工况下性能波动的问题,通过车辆行驶动力学分析发现波动的主要因素为空气阻力,基于刷子轮胎模型对轮胎纵向力和滑转率进行建模,建立了胎压监测参数随车速变化的轮速信号补偿方程。采用CarSim和Simulink进行联合仿真,通过实车采样数据求解补偿方程的待定系数并计算高速工况下的信号补偿量,同实测数据进行对比,实际预测效果满足要求,提出的方法可以对高速工况下间接式胎压监测完成补偿。     

分布式驱动电动汽车回馈制动失效的液压补偿控制

分布式驱动电动汽车各驱动轮转速和转矩可以单独精确控制,便于实现整车动力学控制和制动能量回馈,从而提升车辆的主动安全性和行驶经济性。但车辆在回馈制动过程中,一旦1台电机突发故障,其他电机产生的制动力矩将对整车形成附加横摆力矩,从而造成车辆失稳,此时虽可通过截断异侧对应电机制动力矩输出来保证行驶方向,但会使车辆制动力大幅衰减或丧失,同样不利于行车安全。为了解决此问题,提出并验证一种基于电动助力液压制动系统的制动压力补偿控制方法,力图有效保证整车制动安全性。以轮毂电机驱动汽车为例,首先建立了整车动力学模型以及轮毂电机模型,通过仿真验证了回馈制动失效的整车失稳特性以及电机转矩截断控制的不足;然后,建立了电动助力液压制动系统模型,并通过原理样机的台架试验验证了模型的准确性;接着,基于滑模控制算法设计了制动压力补偿控制器,并在单侧电机再生制动失效后的转矩截断控制基础上完成了液压制动补偿控制效果仿真验证;最后,通过实车试验证明了所提控制方法的有效性和实用性。研究结果表明：在分布式驱动电动汽车单侧电机再生制动失效工况下,通过异侧电机转矩截断控制和制动系统的液压主动补偿,能够使车辆快速恢复稳定行驶并满足制动强度需求。     

具有量化误差反馈的车辆纵向跟随控制

针对自动跟随车辆间信息传输存在无线网络量化误差的情况,研究了车辆跟随系统的纵向控制问题.假定每个跟随车辆能够通过无线网络获得相邻车辆及领头车辆的状态信息,并且信息在对数量化器传输下存在量化误差.基于车辆非线性纵向动力学耦合模型和车辆固定间隔跟随策略,应用向量Lyapunov函数方法得出的指数稳定性判据,将量化误差处理为系统状态的不确定性,给出补偿量化误差的滑模控制律,并设计满足系统群稳定性的控制器参数.仿真结果表明:相较于不考虑量化误差的控制器,本控制器能够显著提高车辆跟随误差的收敛速度,确保了自动车辆纵向跟随系统的稳定性.     

A Study on the Performance Simulation and Control Scheme for In-wheel Motor Driven Vehicles

为多域车辆的陆地行驶,设计了轮边电机驱动系统,构建了基于轮边驱动系统的车辆模型,并对驱动控制方法进行了研究.在转向动力学理论分析基础上,在ADAMS中建立了多体动力学模型;提出了车辆驱动与转向的控制策略,在Matlab/Simulink环境建立了控制模型,运用联合仿真方法对车辆在直线加速、转向和制动等典型工况下的行驶性能进行仿真验证.结果表明车辆的主要性能符合预期目标,驱动控制策略有效.     

电动车辆轮毂电机减振系统设计与分析

为消除轮毂电机造成电动汽车非簧载质量增加而使车辆平顺性和安全性降低的影响,根据质量转移的方法,在电动轮内安装弹簧阻尼减振系统将轮毂电机质量变成吸振器,建立11自由度电动轮车辆整车动力学模型,并对模型进行仿真分析。结果表明,轮毂电机减振系统在满足轮毂电机垂向跳动要求的基础上,可以消除轮毂电机刚性与车轮连接给车辆带来的垂向负效应问题。     

基于改进全局优化算法的轮毂液压动力系统能量管理策略

现有针对轮毂液压混合动力系统的能量管理策略均为结合研究人员经验与发动机最优工作区域的简单控制，暂未见优化控制策略的应用，导致实际控制值与最优控制值的偏差较大，无法充分发挥该系统的节油能力。基于此，针对该系统提出了一种基于改进全局优化算法的能量管理策略，探寻该系统的理论最大节油量，进一步挖掘该系统的节能潜力。首先，该策略建立了基于车速-蓄能器荷电状态（SOC）自适应调节等效油耗因子的方法计算目标函数中的罚函数，从而提高系统的制动回收能力，避免计算结果陷入局部最优；随后，根据轮毂液压混合动力系统各模式工作点相对固定的特性，实现了控制变量降维；最后以实测数据进行了仿真测验。结果显示：比起传统的全局最优策略，该方法可以进一步实现3.36%的节油效果；同时，在实现节油的基础上，经过控制变量降维后计算时间减少了35%，而计算精度基本不受影响。     

轮式铣刨机电辅助驱动系统速度匹配分析

以轮式铣刨机为研究对象，针对前桥驱动牵引力不足的情况进行后轮电辅助驱动，在对铣刨机辅助驱动运动学研究的基础上，设计了电辅助驱动速度匹配策略，建立了该铣刨机电辅助驱动的数学模型，并运用Simulink模块对其进行了仿真分析。结果表明：前、后轮速度匹配策略确实可行。     

Nonlinear Dynamics of Vehicle Traction

Summary The purpose of this study is to understand the nonlinear dynamics of longitudinal ground vehicle traction. Specifically, single-wheel models of rubber-tired automobiles under straight-ahead braking and acceleration conditions are investigated in detail. Customarily, the forward vehicle speed and the rotational rate of the tire/wheel are taken as dynamic states. This paper motivates an alternative formulation in which wheel slip, a dimensionless measure of the difference between the vehicle speed and the circumferential speed of the tire relative to the wheel center, replaces the angular velocity of the tire/wheel as a dynamic state. This formulation offers new insight into the dynamic behavior of vehicle traction. The unique features of the modeling approach allow one to capture the full range of dynamic responses of the single-wheel traction models in a relatively simple geometric manner. The models developed here may also be useful for developing and implementing anti-lock brake and traction control control schemes.     

基于小波控制的电动汽车稳定性研究（双语出版）

针对前轮独立驱动电动汽车,研究一种基于小波控制器的驱动稳定性控制系统。为提高车辆对开路面的行驶稳定性,根据驱动轮等转矩分配控制策略,提出基于神经网络PID的驱动轮滑移率相近为目标控制策略。针对矢量控制中的电流控制,提出基于离散小波变换的电流控制器。通过CarSim/Simulink建立前轮独立驱动电动汽车联合仿真平台,进行不同工况整车性能仿真与分析,并基于A&D5435快速原型开发平台进行实车试验。仿真与试验结果表明：基于小波控制器的驱动控制系统不仅提高了车辆对开路面行驶的稳定性,而且具有更平滑、更快速的转矩响应;对开路面工况下,提出的控制策略左侧、右侧驱动轮速度仿真结果与试验结果最大偏差分别为3.43%和3.56%;等转矩分配控制策略下,左侧、右侧驱动轮速度仿真结果与试验结果最大偏差分别为3.86%和3.25%,表明了试验与仿真的一致性;对开路面仿真工况下,相比于驱动轮等转矩分配控制策略,基于神经网络PID的驱动轮滑移率相近为目标控制策略的车辆峰值质心侧偏角降低了79.57%,侧向跑偏距离降低了73.39%。     

Nonlinear Dynamics of Vehicle Traction

Summary The purpose of this study is to understand the nonlinear dynamics of longitudinal ground vehicle traction. Specifically, single-wheel models of rubber-tired automobiles under straight-ahead braking and acceleration conditions are investigated in detail. Customarily, the forward vehicle speed and the rotational rate of the tire/wheel are taken as dynamic states. This paper motivates an alternative formulation in which wheel slip, a dimensionless measure of the difference between the vehicle speed and the circumferential speed of the tire relative to the wheel center, replaces the angular velocity of the tire/wheel as a dynamic state. This formulation offers new insight into the dynamic behavior of vehicle traction. The unique features of the modeling approach allow one to capture the full range of dynamic responses of the single-wheel traction models in a relatively simple geometric manner. The models developed here may also be useful for developing and implementing anti-lock brake and traction control control schemes.     

基于功能安全的分布式驱动电动汽车前轮失效补偿控制

分布式驱动电动汽车可以实现四轮转矩分配和差动转向,提升整车的动力学控制性能和经济性,但是四轮转矩独立可控的特点也对功能安全提出挑战。当前轮单侧电机出现执行器故障失效情况时,不仅会产生附加横摆力矩降低车辆安全性,差动转向功能的存在还会使车辆严重偏航。基于此,在设计分布式驱动-线控转向一体化底盘的基础上,基于功能安全提出一种分布式驱动电动汽车前轮失效补偿控制策略。首先建立分布式驱动失效动力学模型,分析前轮失效对车辆状态的影响机理,发现单一的驱动转矩截断控制无法满足车辆状态修正需求;其次设计一套备用的线控转向结构,通过变截距滑模控制算法提高切换状态下线控转向系统的转角跟踪性能,并用台架试验验证跟踪的准确性;然后设计自适应失效诊断观测器实时诊断驱动系统的电机故障,在将对应轮进行驱动转矩截断后,通过模型预测控制算法对车轮转矩重新分配实现纵向和侧向的状态跟踪;最后通过仿真和实车试验验证所提失效补偿控制策略的有效性和可用性。研究结果表明：分布式驱动电动汽车前轮单侧电机失效后,备用的线控转向系统能及时矫正前轮转角,所提出的失效补偿控制策略能够快速恢复车辆的稳定性和路径跟踪能力。     

液压混合动力技术研究及展望

详细分析了串联式、并联式、混联式和轮边式4种液压混合动力系统的结构特点以及工作原理;对影响液压混合动力系统整体性能的蓄能器、液压泵／马达、多动力源匹配以及能量控制策略等4项关键技术进行了研究;调研了液压混合动力技术发展的国内外现状,展望了液压混合动力车辆的发展前景。     

Optimized fuzzy control strategy for a spa hybrid truck

In this paper, an optimized control strategy is proposed for a split parallel hydraulic hybrid truck. The model of the vehicle was simulated in Simulink. According to a global optimization technique, a fuzzy control strategy is developed for the vehicle. This strategy shows flexibility for different drive cycles and a desirable fuel consumption reduction, especially for a low speed drive cycle, which is extracted according to an urban utility vehicle mission.     

并联混合动力汽车整车控制仿真

新能源汽车3大关键技术包括动力电池及其电池管理系统、驱动电机及其电机控制以及整车能量管理控制策略,整车控制策略直接决定能量流在汽车内部的流动及整车性能的好坏。文章利用模糊控制策略建立了详细的动力总成多能源能量管理控制模块,并通过ADVISOR仿真平台对所设计的控制策略进行仿真分析。仿真结果显示100km油耗仅5．1L,0-100km／h加速时间为23．1s,最大行驶速度168.3km／h;表明该能量管理策略能明显改善燃油经济性。动力性也具有较好表现。