汽车列车电控制动系统制动力分配的控制算法

为汽车列车提出了一种基于滑移率的电控制动系统制动力分配算法,即根据不同情况,使牵引车后轮和半挂车车轮的目标滑移率随牵引车前轮滑移率而变化.运用Matlab/Simulink和Trucksim软件进行列车在高附着和低附着路面上行驶的联合仿真,结果表明该算法能缩短汽车列车的制动距离,提高了制动稳定性.     

CAN通信延迟对ABS控制性能影响的仿真分析

基于MATLAB／Simulink仿真环境,根据有限状态机（FSM）理论,建立了CAN网络通信仿真模型。将该模型应用于建立的七自由度车辆ABS控制模型中,考察了该控制器对接路面下,CAN网络通信延迟对控制器的控制性能的影响。仿真结果表明,所建CAN网络通信模型能够计算仿真信息的传输延迟,该延迟对控制器控制性能存在不同程度影响,由通信延迟引起的车轮滑移率抖动在高附着系数路面较小,在低附着系数路面车轮滑移率抖动剧烈。     

基于自适应滤波的电动车纵向滑移率识别方法

根据路面附着状况实时地选择最优的滑移率控制目标是电动车驱动防滑控制策略的关键.针对四轮驱动电动车的特点,研究利用自适应Kalman滤波获得车速信息和轮胎驱动力信息的方法.利用该方法实时估计车速和驱动力等参数,并计算附着系数-滑移率曲线的斜率k,以对路面附着状况进行精确估计.通过将计算得到的斜率与设定的最优滑移率所对应的斜率之差作为控制参考量,及时地调整驱动电机的输出转矩,提高电动车的道路附着系数利用率,以获得更好的电动车驱动防滑控制效果.仿真结果表明:车辆在高、低附路面行驶时,该算法均可有效地估计滑移率的k值.     

汽车ABS自适应模糊滑模控制算法研究

基于纵向附着系数一滑移率曲线特性,设计了可进行最佳滑移率估计和校正的自适应调节器,并根据滑移率跟踪最佳滑移率的误差,设计了可进行滑模参数自适应调节的模糊逻辑调节器.利用Simulink建立了ABS的自适应模糊滑模控制器模型和自适应滑模控制器模型,分别对单一路面和不同路面进行了仿真和比较研究,结果显示所提出的汽车ABS自适应模糊滑模控制算法可行,并且利用自适应模糊滑模控制器的ABS纵向附着系数利用率更高、稳定性更好、制动时间和制动距离更短.     

汽车EBD控制策略影响因素的仿真研究

利用逻辑门限控制方法对EBD的整车后轮的滑移率进行控制,使其滑移率始终小于等于前轮滑移率。通过对汽车在高附着路面上的直线制动进行仿真分析,结果表明EBD系统能更有效地提高车辆的制动性能,同时研究了制动力矩控制信号的变化对EBD控制效果的影响。     

基于轮胎回正力矩的路面附着系数估计方法

路面附着系数的识别对汽车稳定性控制起着至关重要的作用。轮胎回正力矩能够反映整车及轮胎的运动、受力状况以及路面环境信息,且利用回正力矩能比使用侧向力更早地估计轮-地接触状况。为此,本文设计一种基于轮胎回正力矩的路面附着系数估计方法。首先,基于二自由度车辆模型设计轮胎侧偏角反馈观测器,对轮胎侧偏角进行实时估计;其次,基于轮胎侧偏角和轮胎回正力矩信息设计路面附着系数估计器,构建路面附着系数评估函数;最后,搭建Carsim与Simulink联合仿真平台,仿真结果表明设计的估计算法能够有效地对路面附着系数进行估计。     

多轮电驱动装甲车辆车轮防滑控制EI北大核心CSCD

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。     

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。     

针对ASR系统防误触的复杂路面识别算法

因不平路面动载荷而产生明显波动的轮速会导致车轮滑移率的跳变，进而会频繁触发以滑移率为控制目标的驱动防滑控制系统（ASR），因此，须对不平路面进行识别并优化控制。针对沟坎路面，本文提出以滑移率和整车侧倾角变化为观测量，采用门限逻辑法实现路面识别。对于连续不平路面，结合穿越计次法与能量法进行路面不平状况判别，以滑移率与路面附着系数所包围的封闭面积作为特征值进行路面条件判定，根据识别结果，采用ASR阈值调整控制，减小车轮悬空导致的打滑现象及主动制动不均产生的非理想横摆。结果表明，所提算法能够快速准确识别不平路面特性，ASR主动制动时长缩短18.8%，减少了在不平路面行驶的动力损失。     

路面附着系数的自适应衰减卡尔曼滤波估计

为了获得实时、准确的路面附着系数，进一步提高观测路面附着系数算法的精度和收敛速度，结合非线性车辆动力学模型和轮胎力修正模型，搭建分布式驱动电动汽车联合仿真平台，提出一种基于自适应衰减无迹卡尔曼滤波的路面附着系数观测算法。该算法设计与各轮对应的路面附着系数观测器，应用协方差匹配判据对观测器发散趋势进行判别，设计自适应加权系数修正预测协方差，以增强新近观测数据的利用率；同时采用次优Sage-Husa噪声估计器对未知的系统过程噪声进行估计，抑制观测器的记忆存储长度，调整过程噪声和测量噪声的均值与协方差，提高观测器的跟踪能力。利用分布式驱动电动汽车分别进行高、低附着路面和对开路面直线制动试验，并将自适应衰减无迹卡尔曼滤波路面附着系数观测器的观测结果与无迹卡尔曼滤波观测值、参考路面附着系数进行比较和分析。结果表明：高附着路面条件下，所设计的算法估计误差可控制在0.64%以内；低附着路面条件下，所设计的算法估计误差可控制在1.03%以内；对开路面条件下估计误差可控制在1.26%以内；自适应衰减无迹卡尔曼滤波算法相比无迹卡尔曼滤波算法响应速率更快，具有更高的估计精度和较强的自适应能力，估计结果整体上维持稳定，能够适应各种不同路面的估计。     

驱动轮角加速度与滑转率关系研究

通过对单轮车辆模型滑转的过程参数分析,定性研究了角加速度与滑转率的相瓦关系.并结合实车滑转试验,研究了车辆驱动轮附着系数、滑转率以及角加速度在试验过程时间中的变化情况.结果表明,在驱动轮滑转过程中滑转牢随着角加速度的增大而不断增大,这为采用驱动轮角加速度进行路面识别提供了可靠的理论依据.     

基于路面影响因子的轮毂电机驱动车辆自适应转矩控制

为实现轮毂电机驱动越野车辆在附着条件多变、路面起伏不定的复杂环境中动力性和稳定性的多目标优化,提出一种基于路面影响因子的自适应转矩控制策略。以滚动阻力差异、空气阻力归一化比例、坡度阻力归一化比例、路面附着差异方差以及最小路面附着系数5个特征参数作为输入,并基于模糊理论方法搭建路面影响因子五参数辨识模型。基于辨识出的路面影响因子,开发整车动力性和稳定性多目标优化自适应转矩控制策略,构建了三层式控制架构：顶层引入路面影响因子对加速度紧迫程度进行判定,采用模型预测控制算法得到期望总驱动力;中层为目标决策层,以最优滑转率为目标决策驱动防滑力矩,并基于路面行驶阻力,决策期望前馈补偿力矩;下层为转矩分配层,以需求总驱动力及轮胎利用率作为控制目标,引入路面影响因子优化两者权重系数,以多约束条件的混合优化算法对转矩进行自适应控制。利用Matlab/Simulink-CarSim联合仿真平台进行仿真,基于实车进行验证。结果表明,在低附着路面,在0.2 s内快速完成滑转率抑制;在对开路面,侧向位移接近0;在大扭曲路面,避免腾空车轮出现大滑转率,滑转率最高0.2。     

防抱制动系统控制算法的仿真研究

本文用要平面法分析了目前汽车上广泛使用的Ｐ１Ｒ３逻辑控制算法在不同条件下的收敛性，因这种算法只能使车轮的滑移率在μ－Ｓ曲线的峰值点变化，故采用逻辑控制的ＡＢＳ系统不能充分发挥它的最佳效能，本文进一步通过仿真研究了基于滑移率Ｓ的控制算法，并根据逻辑控制和滑移率控制的缺陷，提出了基于路面附着系数μ的控制算法，在理想状态下的证实了所提算法的有效性。     

基于路面附着系数曲线的最佳滑移率计算方法

滑模控制应用于ABS系统中可较好地跟踪任意指定滑移率,但最佳滑移率却随着路面情况而变化。从单轮制动时动力学模型着手,提出了基于附着系数曲线求取最佳滑移率的防抱死制动方法,间接实现了滑模控制器对最佳滑移率的跟踪控制,并通过计算机仿真,验证了此方法的可行性和有效性。     

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%。     

Fuzzy Logic Traction Controllers and their Effect on Longitudinal Vehicle Platoon Systems

This paper presents two fuzzy logic traction controllers and investigates their effect on longitudinal platoon systems. A fuzzy logic approach is appealing for traction control because of the nonlinearity and time-varying uncertainty involved in traction control systems

The fuzzy logic traction controllers we present regulate brake torque to control wheel slip, which is the normalized difference between wheel and vehicle speed. One fuzzy controller estimates the peak slip corresponding to the maximum tire-road adhesion coefficient and regulates wheel slip at the peak slip. The controller is attractive because of its ability to maximize acceleration and deceleration regardless of road condition. However, we find through simulations the controller's performance degrades in the presence of time-varying uncertainties. The other fuzzy logic controller regulates wheel slip at any desired value. Through simulations we find the controller robust against changing road conditions and uncertainties. The target slip is predetermined and not necessarily the peak slip for all road conditions. If the target slip is set low, stable acceleration and deceleration is guaranteed, regardless of road condition

We also study the effect of traction control on longitudinal vehicle platoon systems using simulations. The simulations include acceleration and deceleration maneuvers on an icy road. The results indicate traction control may substantially improve longitudinal platoon performance, especially when icy road conditions exist.     

Tire–road friction coefficient estimation based on the resonance frequency of in-wheel motor drive system

In this paper, a resonance frequency-based tire–road friction coefficient (TRFC) estimation method is proposed by considering the dynamics performance of the in-wheel motor drive system under small slip ratio conditions. A frequency response function (FRF) is deduced for the drive system that is composed of a dynamic tire model and a simplified motor model. A linear relationship between the squared system resonance frequency and the TFRC is described with the FRF. Furthermore, the resonance frequency is identified by the Auto-Regressive eXogenous model using the information of the motor torque and the wheel speed, and the TRFC is estimated thereafter by a recursive least squares filter with the identified resonance frequency. Finally, the effectiveness of the proposed approach is demonstrated through simulations and experimental tests on different road surfaces.     

基于Freescale S12单片机的路面附着系数测试系统

路面附着系数与行车安全性密切相关。设计了一种基于Freescale S12单片机控制的路面附着系数测试系统。该系统针对路面附着系数测试系统的需求,以滑移率与路面附着系数间的关系为依据,将MC9S12DG128B单片机作为控制核心,对信号采集系统和信号调理单元输出的信号进行相应计算处理,最终将测得的路面附着系教发送至数据显示单元。试验结果表明,设计的路面附着系数测试系统具有结构简单、测量精度高、实用性强及人机交互功能强等优点,具有一定的实际应用价值。     

轮毂电机驱动车辆驱动力控制研究

轮毂电机驱动车辆各轮转矩精确可控且响应迅速的特点适用于越野工况，但越野路面起伏不一且附着条件多变，因此，开发基于越野工况辨识的车辆驱动力控制策略，对提升轮毂电机驱动车辆的纵向行驶稳定性具有重要意义。基于动力学模型分析路面附着与路面几何特征，确定可用于越野工况辨识的车辆特征参数集；针对车轮悬空垂向载荷估计失真现象，且由于地面垂向力的实际变化导致车辆垂向载荷分配比例的改变，修正了垂向载荷的计算；利用各特征参数的差异与越野工况的映射关系判定工况属性，采用模糊识别法界定4种地形工况；驱动力控制上层考虑工况与驾驶员影响因素，通过越野工况辨识结果决策驱动利用系数，作为前馈期望转矩调节权重；中层通过四轮垂向载荷得到转矩分配系数，设计驱动力分配算法；下层针对车辆在越野工况下出现车轮滑转与悬空状态，对车轮进行动态转矩补偿。仿真测试与实车验证表明，越野工况辨识结果与预期相符，驱动力控制策略综合优化了车辆稳定性和动力性。