线控转向系统转角反步控制算法研究

为实现商用车线控转向,设计一套新的线控转向系统架构及其转角跟踪控制算法。新的线控转向系统采用丝杠螺母结构中的丝杠直接控制纵拉杆,螺母通过带轮机构被电机驱动。对线控转向系统结构进行运动学分析,推导转向系统可变传动比,采用前轮转角为状态变量,建立线控转向系统二阶动力学模型。基于转角跟踪目标,采用反步控制算法,设计线控转向系统转角跟踪控制器,通过反馈系统线性化处理系统参数不确定和环境干扰问题,实现准确的目标转角跟踪,并建立李雅普诺夫函数,证明了采用反步控制的线控转向系统是渐进稳定的。搭建采用“丝杠螺母+带轮机构”架构的线控转向实车底盘测试台架,选取蛇形和混合工况进行控制算法验证。研究结果表明：与滑模控制算法的测试结果对比可知,反步控制算法绝对平均跟踪误差值降低了71.88%~79.57%,跟踪误差标准偏差值降低了71.32%~78.50%;线控转向系统反步控制转角跟踪算法能够减少系统收敛到原点的时间,抑制系统的抖振,提高车辆线控转向系统转角跟踪的操纵灵活性。     

电动汽车新型再生-机械耦合线控制动系统机理研究

本文中对一种新型电动汽车再生-机械耦合线控制动系统进行研究。首先,构建新型再生-机械耦合线控制动系统动力学模型,基于动力学模型进行系统制动性能分析,获得再生-机械耦合线控制动系统摩擦制动转矩和电磁制动转矩的匹配关系。接着,根据该再生制动系统特性和制动工况,提出电磁制动和耦合制动两种工作模式,低制动强度下采用电磁制动模式,高制动强度下采用耦合制动模式;在耦合制动模式下,提出通过电机电磁转矩和摩擦制动转矩集成控制,实现电磁控制、摩擦控制和耦合控制3种制动转矩控制方式。最后,分别进行了38和15km/h两种车速下电磁制动和耦合制动台架试验,对新型再生-机械耦合线控制动系统耦合制动机理进行了验证。     

新一代线控底盘集成控制策略研究

针对汽车稳定性控制,提出了一种基于线控转向和线控制动的新一代底盘集成控制策略。分别设计制造了线控制动、线控转向系统样机,建立了相应的动力学模型。应用模型预测控制,设计了基于主动前轮转角调节和主动制动力调节的底盘集成控制系统。设计了针对目标汽车的底盘集成控制硬件在环试验台,并进行了典型工况测试试验。结果表明,本文所设计的控制策略可有效使汽车跟随期望状态,保证车辆行驶的稳定性,提升车辆的综合性能。     

基于Simulink的线控制动系统仿真

文章利用Solidworks软件对某型号线控制动系统进行装配体建模,分析了系统的工作原理和运动状态;利用ADAMS软件建立了该系统的动力学模型,并应用Simulink软件建立了其控制模型,最后在位移传感器的不同情况下对线控制动系统的线性助力阶段进行仿真验证。结果表明,使用单位移传感器,可以准确检测输入力,并控制电机进行助力,系统位移控制达到设计要求。     

基于带切换增益模糊调节的滑模控制算法的车辆电液制动系统

针对汽车线控电液制动系统建立了单轮车辆模型,研制了一种新的状态观测器对车速进行估算,试验结果表明该方法正确实用.采用切换增益模糊调节的滑模控制算法对非线性时变的车辆实施基于最佳滑移率的制动控制,在Matlab/Simulink中的仿真结果和验证试验都表明在汽车线控制动系统应用该算法是可行、有效的,在该算法的控制下汽车可获得比一般滑模控制更好的制动性能.     

分布式驱动电动汽车底盘集成控制技术综述

分布式驱动电动汽车可控自由度高、响应速度快、底盘线控集成度高、车辆结构紧凑，是实现先进车辆动力学控制技术的最佳平台。线控转向系统、线控驱动/制动系统、线控悬架系统等线控系统，制动防抱死系统、车道保持系统、自适应巡航系统、变道辅助系统等不同等级的辅助驾驶系统的广泛使用，造成车辆底盘控制中出现冗余及冲突。分布式驱动结构形式为多线控系统及线控系统与辅助驾驶系统间的高效、协同控制带来了更大的可能。基于此，从集成控制策略架构、纵-横向动力学集成控制、横-垂向动力学集成控制、纵-垂向动力学集成控制、纵-横-垂向动力学集成控制、容错控制、分布式驱动智能电动汽车底盘动力学集成控制等方面重点阐述分布式驱动电动汽车底盘集成控制技术的最新进展。通过对文献分析总结可以看出：基于分层式控制架构的分布式驱动电动汽车动力学集成控制是当前研究重点；一体化集成控制目标、高级辅助驾驶系统与底盘控制系统深度融合及个性化集成控制等问题亟待解决。研究成果能为分布式驱动电动汽车底盘高性能集成控制技术发展提供参考。     

基于集成式电液制动系统的主动制动压力精确控制方法

智能电动汽车的发展对制动系统的主动制动和再生制动能力提出了更高的要求。配备真空助力器的传统制动系统难以满足智能电动汽车的需求，因此逐渐被线控制动系统所取代。为提高线控制动系统的集成度与解耦能力，提出了一种新型集成式电液制动系统（Integrated Braking Control System，IBC），能够实现主动制动、再生制动、失效备份等功能。作为机-电-液耦合的高集成度系统，IBC具有复杂的非线性特性和动态摩擦特性，对制动系统压力的精确控制提出了挑战。为了提高IBC制动压力动态控制精度，提出了一种基于集成式电液制动系统的主动制动压力精确控制方法。首先，介绍了IBC的结构原理和控制架构。随后针对液压系统的迟滞特性和传动机构的摩擦特性进行建模与测试。然后基于系统的强非线性特性，提出了主动制动三层闭环级联控制器，其中压力控制层采用液压特性前馈与变增益反馈结合的控制策略，伺服层控制器设计考虑了机构惯性补偿与摩擦补偿，电机控制层采用矢量控制并进行了电压前馈解耦。最后，基于dSPACE设备搭建了硬件在环（Hardware-in-the-loop，HiL）试验台对主动压力控制方法进行验证。结果表明：所提出的压力控制方法能控制制动系统压力快速精确跟随期望压力，使动态压力跟随误差控制在0.4 MPa之内，稳态压力误差控制在0.1 MPa之内。     

燃料电池汽车线控串行复合制动系统的开发

开发了具备机械备份的线控液压制动阀并对其控制性能进行了试验和分析.以线控制动系统为基础,建立了燃料电池汽车线控串行复合制动系统,并设计了与之相适应的电液复合制动控制算法.对串行复合制动过程进行了硬件在环仿真.结果表明,该系统实现了电机再生制动与液压摩擦制动的串行施加,有效提高了制动能量回收率.     

基于直驱阀的快速响应线控制动系统液压力精确控制

为突破响应时间与控制精度的性能瓶颈，提出一种基于直驱阀的快速响应线控制动系统，通过基于Halbach永磁阵列的电磁直线执行器直接驱动阀芯，实现制动轮缸液压力的迅速调节。建立线控制动系统电磁、机械和液压子系统模型，设计基于逻辑门限的线控制动系统液压力-直驱阀位置切换控制架构。压力环采用滑模变结构控制，使轮缸液压力迅速逼近目标液压力值；设计结合摩擦补偿自适应控制律、稳定反馈和鲁棒控制的自适应鲁棒控制方法的直驱阀位置环，使直驱阀芯能够迅速通过阀死区；基于李雅普诺夫函数方法证明算法的稳定性。以线控制动系统的响应时间、控制精度等性能参数作为目标函数，通过相关矩阵分析控制参数对性能的影响规律，并通过多目标粒子群算法优化控制器参数。研究结果表明：提出的切换控制方法与PID控制和滑模控制相比，目标压力10 MPa的阶跃响应时间为0.05 s，稳态误差不超过2％；ARTEMIS欧洲循环工况下的均方根误差为0.33 MPa；设计的直驱阀结构与控制方法有利于提高制动系统的响应速度和控制精度。     

轮毂电机驱动车辆线控差动转向的研究

针对轮毂电机驱动电动汽车各轮转矩独立可控且转矩响应迅速精确的特点,进行差动转向的相关研究。首先,构建了线控差动转向系统,并经过等效简化,建立了系统动力学方程。接着,进行了线控差动转向控制系统的设计。以系统模型为基础,以转向齿条位移为闭环控制量,分3步进行非线性控制器控制律的设计。确定转矩分配方案,实现各轮转矩的协调分配。然后,进行了经典工况下的仿真验证,结果表明,线控差动转向能较好地驱动车辆按照驾驶员意愿进行转向,所设计的非线性控制器控制效果良好,且差动转向的介入会影响车辆的稳定性和转向性能。最后,基于NI PXI实时平台和双轮毂电机试验台进行了硬件在环试验,验证了所构建线控差动转向系统的有效性。     

线控双电机转向系统滑模同步控制及其硬件在环仿真

为了满足高等级自动驾驶转向执行机构的高安全性需求，研究一种采用冗余双电机转向执行机构的线控转向系统，针对双电机在转角伺服控制过程中存在的不同步问题，提出一种基于滑模控制的同步控制策略。首先，对采用冗余双电机转向执行机构的线控转向系统进行结构原理的分析，建立线控系统转向执行机构模型和车辆二自由度模型；然后，为实现转向执行机构的转角伺服控制，在位置、速度、电流的三闭环控制策略的基础上设计速度同步控制器。为解决2个转向执行电机运行过程中存在的速度不同步问题，采用滑模控制方法，将2个电机的转速差值作为控制器的输入量，得到双电机电流的补偿量，并将其叠加至双电机的目标电流中。同时，将上述控制策略与传统PID控制进行对比仿真试验，验证了基于滑模同步控制的线控双电机执行器能够更好地协调双电机的转速，实现双电机同步运行。最后，搭建线控转向硬件在环试验台，对所设计的控制策略的有效性进行验证。结果表明：所设计的双电机线控转向系统滑模同步控制策略能够在实现转角伺服控制的同时，减少双电机的速度不同步现象，保证线控转向系统转角伺服的同步性能。     

线控转向系统故障检测及容错控制协同设计

为解决线控转向系统故障可能导致车辆失控的问题,提出一种故障检测及容错控制协同设计方法。首先,建立了包含线控转向系统加性故障的车辆动力学模型;其次,联合车辆动力学模型及故障检测/容错控制器,建立跟踪误差闭环控制系统;然后,求解满足闭环系统H∞性能的线性矩阵不等式,得到故障检测/容错控制器参数;最后,基于dSPACE Full-Size HIL进行硬件在环仿真测试。结果表明,该方法可快速检测出转向系统故障,同时实现了车辆的容错控制。     

基于辅助增压系数补偿的IEHB系统轮缸压力控制研究

为解决电动主缸引入导致线控液压制动系统响应迟滞、摩擦非线性及初始压差对压力控制产生不同影响的问题,通过对集成式线控液压制动(IEHB)系统电动主缸进行开环试验分析,提出一种压力控制策略。结合压力分段控制构架,采用基于辅助增压系数补偿的前馈及反馈PID方法对电动主缸进行调控,同时利用逻辑门限值的方法控制增压阀、减压阀及电动泵,实现了基于该IEHB系统的压力控制器设计。执行机构在环试验结果表明,该控制策略响应时间约为150 ms,并能较好地实现压力跟随控制。     

线控制动系统防抱死特性模糊控制方法的仿真研究

作者研究分析了直接影响汽车行驶安全性能的汽车制动系统的重要组成部分,阐述了以油或空气作为传力介质的传统制动系统必将被全电的制动系统——线控制动系统所取代,线控制动系统是未来制动系统的发展方向。介绍了线控制动系统的分类、结构和工作原理;建立了线控制动系统和制动执行器的数学模型,以1/4车辆模型为研究对象,设计了模糊控制器,并在Matlab/Simulink下进行了仿真分析。仿真结果表明,模糊控制对线控制动系统的防抱死特性取得了理想的控制效果。     

基于质量估计的商用车线控制动减速度控制

为了满足无人驾驶商用车线控制动系统的减速度控制需求,提出了一种基于质量估计的减速度控制算法.根据车辆纵向动力学模型得到估计质量的初始值,利用模糊逻辑法获取估计质量的置信度从而改变滤波系数,既能使估算结果快速收敛,也能过滤掉噪声信号,并且算法运算量小可以降低计算负荷.基于估计质量信息,设计"前馈+反馈PID"控制器,控制...     

智能电动汽车的线控制动新技术应用与发展

随着制动控制技术的发展,制动系统线控化成为了该领域的关键技术路线。在智能电动汽车建立的新电子电气架构下,线控制动系统可以实现更多的新技术功能。线控制动系统将会是智能电动汽车线控底盘的技术核心,以及汽车行业新的研究热点。文章概述了汽车制动系统的发展;对两种典型的线控制动系统的结构特点、工作原理、系统性能进行了分析;结合智能电动汽车对线控制动系统的技术要求,介绍了几种线控制动系统新技术的特点与应用;最后展望了线控制动系统的技术研究趋势,为未来线控制动系统的发展方向提供参考。     

基于线控制动系统的AEB功能开发

提出一种线控制动系统的设计方案,通过试验验证该线控制动系统的制动压力控制及响应能力。该系统具备稳态压力控制精度≤±200 kPa,最大目标压力响应速度≤180 ms,作为AEB主执行器,比ESC具备更高的控制精度和更快的响应速度。AEB感知系统选用一种国内自主开发的77G毫米波雷达并进行测试验证,该雷达最多可同时追踪64个前向目标,并可对高度目标、行人/自行车目标进行有效识别。运用Matlab/Simulink及Vector/CANoe设计了AEB功能软件模块,为提高紧急制动效果,提出以制动距离为控制目标的功能逻辑,通过实车试验对所设计的AEB系统进行了验证。     

基于制动与悬架系统的车辆主动侧翻控制的研究

为提高车辆抗侧翻能力,建立了10自由度整车侧翻动力学模型,应用车辆动力学和轮胎力耦合特性,提出了一种基于差动制动和半主动悬架协同工作的车辆主动抗侧翻控制策略。通过对制动力矩的差动调节和半主动悬架阻尼力的适时匹配,实现对车辆侧翻的有效控制。根据子系统运动特性,设计了制动系统基于滑移率的积分滑模控制器和悬架系统灰模糊控制器。分别对制动、悬架控制及综合控制进行的鱼钩试验仿真结果表明,综合控制策略可有效降低危险时域车辆的侧倾角,相对于单一系统控制进一步提高了车辆抗侧翻能力。     

无人驾驶机器人车辆非线性模糊滑模车速控制

为了实现不同行驶工况下车速的精确、稳定控制，提出一种基于非线性干扰观测器的无人驾驶机器人车辆模糊滑模车速控制方法。考虑模型不确定性和外部干扰对车速控制的影响，建立车辆纵向动力学模型。通过分析无人驾驶机器人油门机械腿、制动机械腿的结构、机械腿操纵自动挡车辆踏板的运动，建立油门机械腿和制动机械腿的运动学模型。在此基础上，分别设计油门/制动切换控制器、油门模糊滑模控制器以及制动模糊滑模控制器，并进行控制系统的稳定性分析。油门/制动切换控制器以目标车速的导数为输入来进行油门与制动之间的切换控制。油门模糊滑模控制器和制动模糊滑模控制器以当前车速以及车速误差为输入，分别以油门机械腿直线电机位移和制动机械腿直线电机位移为输出来实现对油门与制动的控制。模糊滑模控制器中，为了减少控制抖振，滑模控制的反馈增益系数由模糊逻辑进行在线调节。模糊滑模控制器中的非线性干扰观测器用于估计和补偿无人驾驶机器人车辆的模型不确定性与外部干扰。仿真及试验结果对比分析表明：本文方法能够精确地估计和补偿无人驾驶机器人车辆的模型不确定性和外部干扰，避免了油门控制与制动控制之间的频繁切换，并实现了精确稳定的车速控制。     

线控汽车底盘控制技术研究进展及展望

对各国线控汽车发展现状,以及汽车线控转向系统、线控制动系统、线控驱动系统和线控悬架系统的各系统组成、工作原理和控制方法及研究现状进行了概述,总结了影响线控汽车发展的关键技术,并对信息传输、驾驶人意图与工况辨识、故障诊断与容错控制、底盘集成控制等技术的研究进展进行了综述.针对全线控汽车,给出了分层式集成控制系统框架,并对框架内容进行了分析,以期为线控汽车研究与发展提供新的视角和基础资料.