串联式混合动力辅助动力单元动态控制研究

提出了一种柴油机辅助动力单元(APU)动态控制器的结构,基于Z iegler-N ichols整定方法设计了发电机励磁电流PI控制器,根据闭环系统稳定性和跟踪性能试验测试设计了转速和转矩耦合PI控制器,基于稳定性准则设计了APU系统动态过程控制策略。混合动力试验表明,APU控制器保证了APU动态过程中的稳定性,跟踪性能比较满意。     

混合动力汽车辅助动力单元效率优化控制研究EI北大核心CSCD

鉴于传统的APU控制策略只关注使发动机工作在其效率最高点,而未考虑发电机效率对系统效率的影响,本文中在分析APU中发动机效率与发电机效率之间耦合关系的基础上,提出了发动机与发电机联合工作效率最佳的APU控制策略,并设计优化算法对不同功率需求下发动机与发电机联合高效工作的目标转速和转矩进行优化。建立系统仿真模型,对综合考虑发动机与发电机效率的APU控制策略和传统的APU控制策略进行仿真对比和固定发电功率需求下的台架试验验证。结果表明,不同功率需求下新的控制策略可提高系统效率1%~4%左右。     

混合动力汽车辅助动力单元效率优化控制研究

鉴于传统的APU控制策略只关注使发动机工作在其效率最高点,而未考虑发电机效率对系统效率的影响,本文中在分析APU中发动机效率与发电机效率之间耦合关系的基础上,提出了发动机与发电机联合工作效率最佳的APU控制策略,并设计优化算法对不同功率需求下发动机与发电机联合高效工作的目标转速和转矩进行优化。建立系统仿真模型,对综合考虑发动机与发电机效率的APU控制策略和传统的APU控制策略进行仿真对比和固定发电功率需求下的台架试验验证。结果表明,不同功率需求下新的控制策略可提高系统效率1%~4%左右。     

串联式混合动力汽车APU优化控制方法

对于串联式混合动力汽车,功率跟随控制策略虽然可以显著提高燃油经济性,但也因此加剧了APU动态变化,这样,在整车控制策略中必须对APU的动态行为进行优化。本文以APU的动态响应为目标,基于J1939协议,对发动机采用CAN总线直接控制,提高了发动机的动态响应速度。     

摩擦-电磁耦合制动系统及制动模式切换控制算法研究

为实现电控制动,提出一种摩擦-电磁耦合制动系统及其制动模式切换控制算法。根据摩擦-电磁耦合制动系统结构,设计了耦合制动系统混杂控制模型,提出制动模式切换动态协调算法并对算法进行了改进。通过试验平台对控制算法和制动系统性能进行了仿真,结果表明,制动模式切换动态协调算法保证了耦合制动系统在制动模式切换时的稳定性,摩擦-电磁耦合制动系统制动性能良好,提高了制动舒适性。     

混合动力城市客车辅助功率单元技术研究

为提高串联式混合动力城市客车的性能,研究了基于柴油机—电励磁发电机的辅助功率单元(APU)技术。综合考虑效率和排放目标,给出了APU参数的确定方法。提出了APU的电压和功率控制策略,并进行了试验验证。     

四轮独立驱动电动汽车驱动力最优控制方法

基于对四轮独立驱动汽车进行的动力学分析,提出通过调节驱动电机的电流来控制各轮纵向力以提高车辆操纵稳定性的策略.建立了驱动系统的动态响应模型,并将其变换为驱动系统控制模型.提出整车控制方案和控制器参考输入的调整方法,并运用最优控制理论设计了驱动系统反馈控制器.最后采用等转矩和等功率驱动力分配策略进行实验,结果表明该方法能取得较好的控制效果.     

基于全桥半桥切换的EPS系统滑模控制的分析与设计

基于建立的电动助力转向系统(EPS)动态模型,以电动助力转向系统为研究对象,首先分析EPS系统的功率驱动电路的两种驱动方式,分析了全桥、半桥功率驱动原理,推导出平均电流表达式,并依此设计了全桥、半桥切换器。根据滑模控制的基本原理,利用EPS系统中助力电机的模型,设计出一种简单实用的滑模控制器。仿真和试验结果表明,该控制器有很好的控制效果,克服了传统控制器不能很好解决系统中的非线性的问题,使得EPS系统具有很好的动态性能。     

双模耦合驱动智能电动汽车对开坡道行驶稳定性控制

分布式驱动智能电动汽车可以通过独立分配各轮驱动力矩来保证在对开坡道行驶时的通过性,但对各轮力矩输出具有很高要求且难以保证车辆侧向稳定性。为解决上述问题,基于所发明的具备集中式和分布式耦合驱动功能的双模耦合驱动系统,提出了协同耦合式驱动防滑和主动转向的对开坡道行驶稳定性控制方法。首先,建立了整车模型,分析了在对开坡道上采用双模耦合驱动提升车辆通过性的动力学机理;其次,设计了基于耦合式驱动防滑与主动转向协同的行驶稳定性控制系统,包括可以实现最优滑转率控制的上层驱动防滑控制器、用于减少控制超调量并抵消差动驱动附加转向的主动转向前馈控制器以及为解决车速干扰的基于T-S模糊化模型预测控制的主动转向反馈控制器;最后,开展了对开坡道行驶稳定性控制效果离线仿真和实车试验验证。研究结果表明：在10%的对开坡道上,耦合式驱动比分布式驱动的爬坡能力提升了41.32%;对比无前馈协同控制,所提出的协同控制方法可将侧向位移误差量减少68%,调整时间缩短10.81%。所提出的控制方法不仅能极大提升整车对开坡道的动力性和通过性,还可以很好地保证其方向稳定性。     

A Research on the Distributed Control System for Extended-range Electric Vehicle

研究了增程式电动车的分布式网络控制系统.该系统由整车层和辅助动力单元( APU)层组成,整车层以整车控制器为核心,根据驾驶员的需求对整车能量需求进行分配;APU层由APU控制器来协调发动机和发电机的工作.在控制策略方面,着重研究了起动、停机和各运行工况中的能量管理策略.实车试验结果证明,该系统可有效延长纯电动续驶里程,并在电池低SOC状况下维持整车动力性能,同时发动机的运行工况将大多处于高效区域.     

Second-order sliding mode controller with model reference adaptation for automatic train operation

In this paper, a new approach to model reference based adaptive second-order sliding mode control together with adaptive state feedback is presented to control the longitudinal dynamic motion of a high speed train for automatic train operation with the objective of minimal jerk travel by the passengers. The nonlinear dynamic model for the longitudinal motion of the train comprises of a locomotive and coach subsystems is constructed using multiple point-mass model by considering the forces acting on the vehicle. An adaptation scheme using Lyapunov criterion is derived to tune the controller gains by considering a linear, stable reference model that ensures the stability of the system in closed loop. The effectiveness of the controller tracking performance is tested under uncertain passenger load, coupler-draft gear parameters, propulsion resistance coefficients variations and environmental disturbances due to side wind and wet rail conditions. The results demonstrate improved tracking performance of the proposed control scheme with a least jerk under maximum parameter uncertainties when compared to constant gain second-order sliding mode control.     

车速控制系统自适应油门控制器设计

在分析非线性车辆纵向动力学模型及简化模型基础上，采用一种简化非线件模型设计自适应油门控制器，并应用李亚谱诺夫理论证明了传动系统存在动态过程时控制系统的稳定性。通过对基于简化线性和非线性模燃的自适应控制器的仿真研究，结果表明后者具有更好的收敛性。试验结果也进一步表明，基于非线性模型的自适应控制器可以通过自适应调节减小参数不确定造成的干扰，当传动系统存在动态过程时可以保证车速跟踪误差有界。     

液压机械无级变速器速比自抗扰控制研究

本文中设计了一种单行星排液压机械无级变速器,并为提高其速比跟踪控制性能,提出一种带前馈的自抗扰控制算法,以实现速比的跟踪控制.首先建立系统数学模型,通过传动系统转速关系的理论分析,得到前馈控制量,进一步采用自抗扰控制器对速比进行闭环控制.接着建立系统仿真平台和原型样车,通过仿真和试验对设计的带前馈自抗扰速比控制器进行验...     

FSAC赛车轨迹跟踪协同控制策略研究

针对中国大学生方程式赛车（FSAC）在比赛中横向-纵向协同控制的轨迹跟踪精度和稳定性问题,根据现代控制理论和经典控制理论提出一种以纵向速度为结合点的线性二次控制器（LQR）和比例-积分-微分算法（PID）的横纵向协同控制策略,并根据赛车相对参考轨迹的位置设计了一种协同控制器。建立二自由度车辆动力学模型,基于该模型设计了横向LQR位置跟踪控制器和纵向PID速度跟踪控制器。所设计的控制策略在CarSim和Simulink搭建的循迹工况联合仿真场景下进行仿真验证,仿真结果为纵向位置偏差小于0.07 m,横向位置偏差小于0.03 m。对控制算法进行实车验证,结果表明,该策略有效提高了赛车的轨迹跟踪精度和行驶稳定性。     

智能分布式驱动汽车路径跟踪/制动能量回收协同控制策略研究

为了解决智能分布式驱动汽车路径跟踪与制动能量回收系统间的协同控制难题,充分考虑分布式驱动汽车四轮扭矩独立可控在智能驾驶系统中的优势,设计适应不同路面附着条件的智能分布式驱动汽车转向、制动分层协同控制策略。上层控制器依据不同的路面类型设计差异化的多目标代价函数,以综合优化各工况下的控制目标。高附路面下,制定满足最大能量回收值的全局参考车速,在线优化路径跟踪指令,实现最优能量回收的同时减小系统运算负荷;低附路面下,优先考虑车辆的路径跟踪性能和行驶稳定性,在多目标代价函数中取消对全局参考车速的跟随要求,增设终端速度约束与能量回收项性能指标并减小能量回收项性能指标的权重系数。上层控制器基于模型预测控制方法对多目标代价函数进行滚动优化与预测求解,得到期望的前轮转角及4个车轮的总制动扭矩需求。下层控制器根据制动扭矩需求对四轮的液压制动扭矩和电机制动扭矩进行分配,最终完成整个复合制动过程。基于MATLAB/Simulink和CarSim软件,搭建控制器在环仿真平台,并在高附和低附路面条件下对所提出的策略进行试验验证。研究结果表明：高附路面下,所提出的控制策略在准确跟踪期望路径的同时相较固定比例制动力分配方法可提升2.7%的能量回收值并减少约0.02 s的单次计算时间;低附路面下,与使用高附控制策略相比,能够保证车辆的路径跟踪准确性与行驶稳定性,同时可提升7.8%的能量回收值;控制器在环试验结果证明了该协同控制策略对车辆性能提升的有效性。     

车辆转向与驱动综合控制及横向速度观测器的设计

为了实现复杂工况下车辆自动跟踪控制,建立了纵横向耦合车辆模型,研究了车辆在弯道变速行驶工况的动力学耦合控制问题,根据滑模控制以及动态表面控制理论,提出了一种基于车辆转向与驱动控制的综合控制器,并针对横向车速不可测,设计了横向速度观测器。仿真结果表明该综合控制器具有良好跟踪性能,在复杂工况下表现出较好的动、静态特性。     

Two degrees of freedom PID multi-controllers to design a mathematical driver model: experimental validation and robustness tests

This paper proposes a mathematical driver model based on PID multi-controllers having two degrees of freedom. Each PID controller making up this model is synthesised by the Ziegler–Nichols oscillation method, using the linear time invariant models which are obtained around their nominal operating points. Different PID controllers are combined using nonlinear optimisation and the H _∞ constraint. To demonstrate its robustness, it was tested on two models: a linear parameter variant model and a nonlinear four-wheel model. It was also tested in situations of high dynamic demand. The driver model showed good performance, stability and trajectory tracking. The performance tests were carried out using experimental data acquired by a Laboratory Peugeot 307 developed by INRETS-MA. This driver model was developed for an application known as ‘Itinerary Rupture DIagnosis’ (DIARI), which aims to evaluate the physical limits of a vehicle negotiating a bend. DIARI requires a tool to determine the steering commands to be applied to a vehicle model, making extrapolations with respect to speed.     

智能汽车自动紧急转向避撞的跟踪控制方法对比研究

为了提高智能汽车的主动安全性,提出3种不同的自动紧急转向避撞跟踪控制方法。首先建立汽车避撞简化模型,对制动、转向及两者相结合的3种不同避撞方式进行对比分析。其次,为深入研究汽车避撞过程中的实际响应,建立包含转向、制动及悬架3个子系统耦合特性的底盘18自由度统一动力学模型,并进行相关试验验证。随后构建智能汽车自动紧急转向避撞控制框架,对五次多项式参考路径和七次多项式参考路径的横摆角速度和横摆角加速度进行对比分析。接着以线性2自由度转向动力学模型为参考对象,对最优控制四轮转向、最优控制前轮转向、前馈与反馈控制相结合的前轮转向3种不同的跟踪控制系统分别进行设计。最后,以汽车底盘18自由度统一动力学模型为研究对象,对上述3种避撞控制系统进行仿真试验对比分析。研究结果表明：与制动避撞相比而言,转向避撞所需的纵向距离有较大降低,随着车速的增加和路面附着系数的越低,效果越明显;七次多项式参考路径比五次多项式参考路径的避撞过渡过程更为平缓,当实际车速与控制器所用车速不一致时,前者避撞性能表现更优;最优四轮转向控制系统在高、低2种不同附着路面都具有较好的避撞效果,最优前轮转向控制系统次之,而前馈与反馈相结合的前轮转向控制系统在低附着路面上则表现出严重的失稳。