驾驶机器人车辆的多模式切换控制EI北大核心CSCD

为实现不同驾驶工况下精确的车速与轨迹跟踪,提出了一种驾驶机器人车辆多模式切换控制方法。通过分析驾驶机器人操纵自动挡车辆踏板与转向盘的运动,建立了驾驶机器人加速与制动机械腿和转向机械手的运动学模型和车辆纵横向动力学模型。在此基础上,设计了加速/制动机械腿切换控制器、模糊PID/模糊PID+Bang-Bang车速切换控制器和模糊PID/模糊PID+Bang-Bang转向切换控制器。加速/制动机械腿切换控制器以目标车辆加速度为切换规则,协调控制加速和制动机械腿,车速切换控制器以车速误差作为Bang-Bang控制器的模式决策准则和模糊PID控制器的输入,转向切换控制器以轨迹跟踪侧向误差作为Bang-Bang控制器的模式决策输入,并以当前与下一个控制时刻横摆角速度之差作为模糊PID控制器的输入。仿真和试验结果验证了所提出方法的有效性。     

驾驶机器人车辆的多模式切换控制

为实现不同驾驶工况下精确的车速与轨迹跟踪,提出了一种驾驶机器人车辆多模式切换控制方法。通过分析驾驶机器人操纵自动挡车辆踏板与转向盘的运动,建立了驾驶机器人加速与制动机械腿和转向机械手的运动学模型和车辆纵横向动力学模型。在此基础上,设计了加速/制动机械腿切换控制器、模糊PID/模糊PID+Bang-Bang车速切换控制器和模糊PID/模糊PID+Bang-Bang转向切换控制器。加速/制动机械腿切换控制器以目标车辆加速度为切换规则,协调控制加速和制动机械腿,车速切换控制器以车速误差作为Bang-Bang控制器的模式决策准则和模糊PID控制器的输入,转向切换控制器以轨迹跟踪侧向误差作为Bang-Bang控制器的模式决策输入,并以当前与下一个控制时刻横摆角速度之差作为模糊PID控制器的输入。仿真和试验结果验证了所提出方法的有效性。     

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。     

智能无人车纵向运动控制方法研究

为解决智能无人车对期望车速的跟踪问题,本文针对无人车的纵向运动控制系统进行了研究,分别设计了驱动控制器、制动控制器以及两者间的切换逻辑。其中,驱动控制采用单神经元PSD控制策略,制动控制则采用增量式PID控制策略。最后,通过Carsim/Simulink联合仿真对设计的纵向运动控制系统进行测试。结果表明,设计的纵向运动控制系统能够有效跟踪期望车速,且将误差保持在较小范围内。     

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。     

纯电动车自适应巡航纵向控制方法研究

本文中为纯电动车提出一种自适应巡航纵向控制方法。首先根据前轴驱动的纯电动轿车构型设计了制动力分配策略,并采用加权最小二乘算法建立了驱动和制动的模式切换规律。接着基于迭代学习方法设计了自适应巡航驱动和制动控制算法。最后在Matlab/Simulink联合仿真平台对本文的纵向控制方法进行仿真,并与传统PID控制方法对比。结果表明,虽然两种方法在车速和车间距的跟随效果相差不大,但与纵向控制相比,PID控制方法的前后轴制动压力和电机转矩有较大波动;在期望加速度的跟随上存在较大误差,而在基准点附近工作时模式切换较为频繁。本文设计的纵向控制方法无论在动态跟随还是稳态保持中对期望加速度都有较好的跟随效果。     

分布式驱动电动汽车电液复合ABS控制研究

针对分布式驱动电动汽车四轮电机回馈制动力矩和液压制动力矩均独立可调的特点,提出了一种电液复合防抱死制动分层控制策略。上层为基于积分滑模的滑移率控制,下层为基于模式切换的电液制动力矩分配,根据调节系数、力矩调节需求量、最大回馈制动力矩以及液压制动门限值等参数,将力矩分配分为7种模式,并通过仿真验证了不同车速高、低附着路面下的控制策略,结果表明,所提出的控制策略实现了液压制动维持相对稳定值和回馈制动快速补偿剩余值的设想,改善了滑移率控制精度。     

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.     

考虑能量回收控制的新能源汽车串联式制动系统

由于当前汽车制动系统存在制动效果不佳、运行质量较差、无法将汽车的运动能量转化为热量等问题,使汽车续驶能力受到制约。为解决此类问题,引入能量回收控制原理,设计了一种新能源汽车串联式制动系统。制动系统采用了C/S硬件架构,在软件部分,通过确定汽车动力源总功率、结合串联式制动策略设计协调控制层,再基于能量回收控制设计汽车制动力分配模块。通过测试可知：在不同行驶工况下,本文系统车速制动优势明显,能够在短时间内实现快速制动车速的目标,进而提升了汽车的续航能力。     

变路面车辆稳定性控制策略研究

建立了某四轮汽车9自由度车辆模型和轮胎动力模型,并提出了一种基于侧向力利用系数的差动制动、主动转向切换控制策略。模拟了汽车以车速24.5m/s行驶时的一个紧急避让情况,研究了无控制模式、差动制动控制模式、联合控制模式下的车辆横摆角速度、质心侧偏角、质心侧向位移的变化。结果表明,所提出的差动制动联合主动转向技术的控制策略可以满足变路面下车辆稳定性控制要求。     

基于混杂理论的电磁与摩擦集成制动方法

鉴于传统电子液压制动系统连续制动易产生"热衰退"现象，结构缺陷导致的制动响应慢，制动系统与电控系统衔接差等缺点，提出了一种基于混杂自动机模型的电磁与摩擦集成制动方法。首先分析集成制动器制动时的工作特点以及不同情况下对应的工作模式（纯电磁制动、纯摩擦制动以及集成制动），并确定3种制动模式的切换条件，通过逻辑门限算法将其实现。根据制动时车辆既具有连续运动状态又有离散状态的混杂特性，使用MATLAB/Stateflow建立基于制动模式切换系统的推广自动机模型，并根据制动模式切换控制策略，对3种制动模式切换进行试验，验证制动模式切换控制策略的合理性。最后选取车辆制动初速度为28 m·s^-1的直线制动工况，分别在高附着系数（0.85）以及低附着系数（0.3）的路面条件下，通过试验平台对控制算法和制动系统性能进行试验验证。研究结果表明：所提出的汽车混杂理论模型以及优化方法在在低附着系数（0.3）路面条件下，集成制动方法较传统液压制动系统缩短5.12%的制动距离，缩短制动时间0.3 s；在高附着系数（0.85）路面条件下，集成制动方法较传统液压制动系统缩短5.66%的制动距离，缩短制动时间0.2 s，能有效提高制动效能。     

Transient switching control strategy from regenerative braking to anti-lock braking with a semi-brake-by-wire system

Regenerative braking is an important technology in improving fuel economy of an electric vehicle (EV). However, additional motor braking will change the dynamic characteristics of the vehicle, leading to braking instability, especially when the anti-lock braking system (ABS) is triggered. In this paper, a novel semi-brake-by-wire system, without the use of a pedal simulator and fail-safe device, is proposed. In order to compensate for the hysteretic characteristics of the designed brake system while ensure braking reliability and fuel economy when the ABS is triggered, a novel switching compensation control strategy using sliding mode control is brought forward. The proposed strategy converts the complex coupling braking process into independent control of hydraulic braking and regenerative braking, through which a balance between braking performance, braking reliability, braking safety and fuel economy is achieved. Simulation results show that the proposed strategy is effective and adaptable in different road conditions while the large wheel slip rate is triggered during a regenerative braking course. The research provides a new possibility of low-cost equipment and better control performance for the regenerative braking in the EV and the hybrid EV.     

考虑预碰撞时间的自动紧急制动系统分层控制策略研究

为提升汽车的主动安全,对车辆自动紧急制动系统控制策略进行研究。利用分层控制的思想对控制策略进行建模,上层控制器为对车辆制动减速度进行决策的预碰撞时间模型,根据汽车追尾事故深度调查的驾驶员紧急制动数据分析制动系统的制动减速度,在考虑舒适性的条件下确定预碰撞时间阈值。下层控制器按照上层控制器输出的制动减速度,分析车辆轮胎模型和制动系统的关系,通过PID控制调节制动压力对车辆进行控制。在安全评价规程标准工况下验证控制策略的可靠性,通过追尾事故场景的重建来验证控制策略的有效性。仿真结果表明:设计的控制策略在相对车速65km/h以内时能有效避撞,而高于65km/h时能最大程度地降低碰撞车速,减小伤害。     

CVT混合动力汽车再生制动控制策略与仿真分析

分析了混合动力汽车制动过程中发动机反拖制动和CVT速比控制对车辆再生制动性能的影响,提出了低制动强度下仅由电机再生制动、高制动强度下电机与制动器共同制动和紧急制动时发动机参与制动的再生制动策略。对典型工况进行了再生制动仿真,仿真结果表明,CVT速比控制可使电机运行在高效区,从而获得了比传统手动变速混合动力汽车更好的制动能量回收效果。     

串联式复合电源再生制动系统恒流控制

再生制动技术可以有效回收车辆制动能量，是提高电动汽车续驶里程的重要途径，超级电容具有高功率密度、高效率的特点，利用蓄电池-超级电容组成的复合电源作为电动汽车的储能装置可以改善电池工作状态，提高电池寿命及可靠性，并提高能量回收率。目前使用复合电源（蓄电池-超级电容）进行再生制动的电动汽车多采用并联形式，针对此类状况，基于无源串联复合电源结构设计其再生制动系统，其主要由电机、超级电容组、整流桥和控制器组成。在控制策略上，采用电压反馈恒定电流制动方式，基于脉冲宽度调制（PWM）控制，在制动过程中根据电动汽车车速与超级电容端电压实时调节PWM的占空比以实现目标制动电流恒定。在MATLAB/Simulink平台上建立再生制动系统仿真模型，验证所提控制策略的有效性，并利用某电动汽车对所设计系统进行滑行、制动等试验。研究结果表明：相比有源并联式复合电源，该系统不需要DC/DC转换器，结构及控制简单，该系统能够较好地实现制动能量回收，所采用的控制策略能够有效地实现恒电流制动，电制动减速度稳定，同时具有较高的能量回收率。     

汽车防抱死制动系统的自抗扰控制研究

汽车防抱死制动系统(Anti-lock Braking System,ABS)的作用是确保汽车制动时行驶方向的稳定性、可靠性,但是目前仍存在非线性、时变性以及参数不确定性等问题.为保证汽车制动行驶过程中的操纵稳定性和安全性,进一步实现各工况下防抱死制动系统的优化控制,以影响整车稳定的变量滑移率为研究对象,分析所设计策略...     

复合功率分流系统发动机起动H∞鲁棒优化控制

为改善复合功率分流混合动力系统纯电动至混合动力模式切换过程的车辆驾驶平顺性,同时确保在模型不确定和外部干扰条件下切换控制的鲁棒性,本文中提出了一种发动机起动H∞鲁棒控制策略。首先,建立复合功率分流混合动力系统动力学模型,并对纯电动至混合动力模式切换过程进行分析。其次,以车辆驾驶平顺性和发动机起动时间为优化指标,通过动态规划求解发动机最优拖转转速曲线。然后,考虑到输入轴阻尼参数摄动、驾驶员输入、道路负载、输出端转速的不确定性变化和发动机转速量测噪声的干扰,设计了发动机起动H∞鲁棒控制器。最后,通过离线仿真和台架试验对所提出的控制策略进行验证。结果表明,该策略能有效将冲击度降低至11.52 m/s^3以内,同时对模型不确定性和外部干扰有较强的抑制能力。     

基于双模式执行器的商用车自适应巡航控制系统

为实现商用车自适应巡航控制(ACC)系统的功能,开发了双模式制动执行装置和电子油门控制装置,即基于高速开关阀的商用车气压电控辅助制动系统和双模式油门控制系统,可以实现驾驶员和ACC系统的协同切换控制。在此基础上,以某商用车为对象,设计了ACC系统,结合比例-积分控制器和Smith预估补偿器设计了ACC的下位控制算法。结果表明:该ACC系统速度稳态跟踪误差小于1 m.s-1,距离稳态跟踪误差小于1.5 m;同时油门执行器和制动执行器具有安装方便、与原车电子油门及气压制动系统兼容性好的优点。     

一种降低人-地撞击损伤的车辆制动控制方法

为降低车人碰撞事故中人与地面撞击所致损伤,提出一种车辆制动控制策略.该策略在检测到人体头部与车辆首次接触后松开车辆制动,之后依据若干准则再次完全制动车辆直到车辆停止.选择10种车型、两种制动方法(完全制动和控制制动)和一个虚拟仿真系统(包含3种车速×4种行人尺寸×2种行人步态)设计了共480次MADYMO仿真试验.结果...     

轮边驱动电动客车制动能量回收控制策略研究

针对轮边驱动纯电动客车,结合国家标准、车速及电池SOC等因素综合制定可最大程度回收制动能量的控制策略.通过AVL CRUISE与MATLAB/Simulink对该策略进行联合仿真分析.