分布式电动汽车操纵稳定性仿真分析

基于Carsim/Simulink对轮毂电机式电动汽车操纵稳定性的研究,建立轮毂电机式电动汽车的整车模型。通过分析在同一实验工况下轮毂电机驱动电动汽车和传统汽车对操纵稳定性的区别。通过对轮毂电机式电动汽车的非簧载质量、行驶速度、路面摩擦系数仿真分析,从而确定主要影响稳定性的因素。另外通过双移线仿真实验仿真实验分析该模型的优劣。主要通过轮毂电机式电动汽车的侧向加速度、横摆角速度和质心侧偏角等参数评价确定其操纵稳定性。     

基于ADAMS电驱动铰接车行驶稳定性建模分析

针对电驱动铰接车行驶中出现的"蛇形"失稳等现象,对影响车辆行驶稳定性的因素进行分析。根据铰接车的结构特点,将其简化为三自由度的动力学模型,基于简化的单轨模型,利用拉格朗日方程建立铰接车单轨动力学数学模型。应用ADAMS建立铰接车整车多体动力学仿真模型,正确选择轮胎类型和路面模型,进行整车动力学仿真。获得整车的行驶速度、前后车节质心横摆角速度、铰接角等随时间变化曲线。重点分析不同的质心位置、转向参数、质量、轮胎侧偏刚度、悬架刚度和阻尼等参数对铰接车行驶稳定性的影响。仿真结果表明:质心位置靠近铰接点,增大转向刚度和阻尼,减小轮胎侧偏刚度,增大悬架刚度和阻尼,适当增加后车体质量,有利于提升电驱动铰接车的行驶稳定性。     

分布式驱动电动汽车直驶稳定性的仿真分析

本文对轮毂电机进行了选型,应用Carsim和Simulink建立了包括速度控制模块在内的分布式驱动电动汽车的仿真模型,对前驱、后驱和四驱三种驱动方式在低附着系数路面上进行了仿真分析。结果表明在低附着系数路面上,后驱模式直驶稳定性相对较好。     

车辆质心侧偏角估计综述

车辆质心侧偏角是车辆稳定性控制系统中至关重要的状态变量。分别从横向车速估计方法、纵向车速估计方法和估计过程中的模型参数自适应估计三个方面回顾车辆行驶过程中的质心侧偏角估计问题。通过对比分析质心侧偏角估计中运动学估计方法和动力学估计方法的各自优缺点,指出多方法融合估计质心侧偏角的优势。比较分析不同种类的观测器技术对质心侧偏角估计效果的影响。分析指出参数自适应估计是提高质心侧偏角估计精度的有效手段,并分别介绍路面峰值附着系数、轮胎侧偏刚度、路面坡度角等参数的自适应估计方法。分析分布式驱动电动汽车结构特点对质心侧偏角估计问题带来的影响,指出充分利用电动机转矩信息是提高质心侧偏角估计的重要措施。针对分布式驱动电动汽车,先后分别列举分析横向车速、纵向车速和参数自适应估计方法的特殊之处和优势所在。     

电动汽车动力控制系统的研究

本文提出了一种基于模糊PID控制对发动机输出转矩进行控制的方法来防止车轮抱死的控制策略,对电动汽车在不同附着系数的路面上行驶时的动力控制系统展开深入研究。应用MATLAB仿真软件对这一系列进行了建模和仿真,通过对控制策略的仿真,表明确实可以通过控制系统的改进而提高电动汽车的安全性和操纵稳定性。     

主动前轮转向系统改进型变传动比曲线设计

为提高低附着系数路面下的车辆操纵稳定性,基于拟合变传动比曲线,采用模糊推理方法,设计了自适应改进型变传动比曲线,把可变传动比功能拓展至稳定性控制层面。在MATLAB/Simulink中的仿真分析验证了所设计的改进型变传动比曲线的有效性。当在线估算的路面附着系数减小时,车辆系统的增益也相应减小,从而使车辆理想横摆角速度响应也减小,提高了车辆在低附着路面行驶时的稳定性和安全性。     

分布式驱动电动汽车EPS设计与联合仿真研究

针对汽车转向的轻便性和稳定性问题,对分布式驱动电动汽车EPS进行了研究。设计了助力电机电流的模糊PID控制算法,建立了以Adams/Car为平台的分布式驱动电动汽车模型,提出了一种基于Car和Matlab/Simulink的机电一体化联合仿真方法,利用联合仿真模型的闭合控制回路对分布式驱动电动汽车的转向轻便性进行了双移线工况仿真,对操纵稳定性进行了转向盘角阶跃输入和低速转向回正仿真试验,分析了转向盘力矩、横摆角速度和车辆侧向加速度响应曲线。仿真研究结果表明:EPS控制下转向轻便性和操纵稳定性分别提高35.5%和13.9%,与PID控制相比,所设计的模糊PID控制提高了汽车转向综合性能。     

基于积分滑模控制的分布式驱动电动汽车横向稳定性研究

为满足分布式驱动车辆在不同行驶工况下的良好操纵稳定性需求,基于横摆角速度控制分别设计了侧重于改善车辆操纵性和横向稳定性的2种横向动力学控制目标。首先,根据可拓控制器设计2种横向动力学控制目标的动态权重系数,且以质心侧偏角和路面附着系数为调整参量进行实时动态调整;然后,利用积分滑模控制器计算出所需的附加横摆力矩并将其合理分配到4个独立驱动车轮进行驱动控制;最后,通过硬件在环试验平台进行试验分析,结果表明该控制策略能够很好地提高车辆操纵性和横向稳定性。     

四轮独立驱动电动汽车行驶稳定性分析与联合滑模变结构主动控制

针对四轮毂电机独立驱动汽车各轮力矩解耦可控的特点,分析车辆转向受力对四轮独立驱动电动汽车行驶稳定性的影响,提出四轮独立驱动电动汽车转向稳定性控制策略,为四轮独立驱动电动汽车四轮转矩协调控制,提升整车行驶稳定性提供了思路.基于模型跟踪控制的思想,采用分层控制思想设计控制器,控制器包含参考模型、顶层控制器、底层控制分配器.采用带质心侧偏角约束的2自由度车辆模型作为参考模型,设计出一种新的非线性联合滑模变结构主动控制的顶层控制器,该方法可以在一定程度上实现车辆横摆角速度和质心侧偏角的解耦控制,避免了横摆角速度和质心侧偏角的较大变化,从而保证汽车稳定性.在底层控制分配器中,采用基于轮胎稳定裕度最大化的最优分配方法.在Carsim软件中,搭建四轮轮毂电机独立驱动电动汽车模型,在Simulink软件中搭建控制策略模型.针对双移线工况,Carsim/Simulink联合仿真的结果表明,滑模变结构控制器具有较好的收敛性,控制分配模块可以实现四轮力矩的优化分配,能够提升车辆在极限工况下的稳定性.研究将为轮毂电机驱动车辆分布式协调控制提供理论支撑.     

车辆操纵稳定性评价方法及其在车辆基本结构参数设计中的应用

介绍了车辆操纵稳定性的客观评价方法,讨论了显著影响汽车操纵稳定性的结构参数。这些基本参数包括整车质量、质心位置、前后轮侧偏刚度、后轴侧倾转向系数以及转向系刚度和传动比等。同时介绍了通过仿真分析,在ADAMS等多体仿真环境下根据汽车稳定性来优化基本结构参数,从而提高汽车的操纵稳定性。     

一体化单纵臂减速式轮边电驱动系统仿真分析

以减小非簧载质量为目的,针对一种新型的一体化单纵臂减速式轮边电驱动系统,进行了基于ADAMS的仿真分析.结果表明,轮边电驱动系统质心在单纵臂上的位置对非簧载质量、系统平顺性和车轮接地性影响较大,且电机越靠近摆动中心,系统平顺性和车轮接地性越好.     

电传动推土机履带-地面接触力学仿真分析

采用多体动力学仿真软件RecurDyn的履带车辆子系统Track(LM)建立履带式电传动推土机多体动力学模型,通过Ground模块建立地面模型,并对其在干砂路面和黏土路面工况下直线推土作业进行了动力学仿真,研究分析了推土机在不同作业工况下整机的质心、履带接地长度、履带接地比压和滑转率随切土深度的变化规律,以及推土机在推土工况下的负载特性,提出通过对推土机质心的合理布置,能使接地比压均布,从而提高推土机工作稳定性的结论,为电传动推土机的底盘设计和传动系统的优化奠定基础。     

重型汽车侧倾稳定性影响因素分析研究

不同附着系数路面上车辆的侧倾稳定性不同,高附着系数路面车辆容易发生侧翻,低附着系数路面车辆容易发生侧滑,通过ADAMS软件仿真分析得到了影响侧倾稳定性的部分因素,指出如何改变这些因素来提高车辆的侧倾稳定性。     

Direct yaw moment control for distributed drive electric vehicle handling performance improvement

For a distributed drive electric vehicle (DDEV) driven by four in-wheel motors, advanced vehicle dynamic control methods can be realized easily because motors can be controlled independently, quickly and precisely. And direct yaw-moment control (DYC) has been widely studied and applied to vehicle stability control. Good vehicle handling performance: quick yaw rate transient response, small overshoot, high steady yaw rate gain, etc, is required by drivers under normal conditions, which is less concerned, however. Based on the hierarchical control methodology, a novel control system using direct yaw moment control for improving handling performance of a distributed drive electric vehicle especially under normal driving conditions has been proposed. The upper-loop control system consists of two parts: a state feedback controller, which aims to realize the ideal transient response of yaw rate, with a vehicle sideslip angle observer; and a steering wheel angle feedforward controller designed to achieve a desired yaw rate steady gain. Under the restriction of the effect of poles and zeros in the closed-loop transfer function on the system response and the capacity of in-wheel motors, the integrated time and absolute error (ITAE) function is utilized as the cost function in the optimal control to calculate the ideal eigen frequency and damper coefficient of the system and obtain optimal feedback matrix and feedforward matrix. Simulations and experiments with a DDEV under multiple maneuvers are carried out and show the effectiveness of the proposed method: yaw rate rising time is reduced, steady yaw rate gain is increased, vehicle steering characteristic is close to neutral steer and drivers burdens are also reduced. The control system improves vehicle handling performance under normal conditions in both transient and steady response. State feedback control instead of model following control is introduced in the control system so that the sense of control intervention to drivers is relieved.     

基于状态反馈的分布式驱动电动汽车操纵性改善控制方法

研究分布式驱动电动汽车直接横摆力矩控制问题。提出基于状态反馈的操纵性改善控制策略：利用横摆角速度反馈改善车辆的横摆角速度瞬态响应,利用转向角前馈提高车辆的稳态横摆角速度增益。根据反馈系数对车辆瞬态响应特性的影响建立优化函数,获取不同车速下最优反馈系数。基于转向助力需求设计前轴差动转矩约束,再结合后轴的电动机外特性约束,获取不同车速下最大前馈系数。设计四轮转矩分配策略,在实现直接横摆力矩控制的同时满足驾驶员的加速需求。多工况下仿真验证表明,算法在改善横摆角速度的瞬态响应和稳态增益的同时可以减少转向盘力矩,降低驾驶员操作负荷;直接横摆力矩的引入有效地抑制了加速过程中的不足转向,平衡了前后轴的侧向附着利用率,提高了车辆的侧向稳定裕度。     

考虑路面附着和自适应时间系数影响的车道保持控制

分析了路面附着系数对车辆控制的影响,根据车辆线性二自由度模型与一定的预瞄信息获得车辆-道路动力学模型,并给出了基于Brush轮胎模型的路面附着系数估计算法。针对车道保持转向过程中的车身横摆角速度与转向角的时间延迟现象,提出与路面附着系数有关的自适应时间系数,并加入到车辆-道路动力学模型中。在此基础上,基于滑模控制理论设计横摆角速度滑模控制器来跟踪期望车辆状态,获得理想的转向角。最后,进行了基于CarSim/Simulink的仿真计算和硬件在环台架试验,研究结果表明,在不同路面附着系数下考虑自适应时间系数可改善车道保持控制效果。     

单摆臂轮边电驱动系统平顺性及接地性研究

以改善车辆平顺性与车轮接地性为目的,针对一种新型一体化单摆臂悬架减速式轮边电驱动系统,进行了基于Matlab及Adams的仿真分析.结果表明,轮边电驱动系统质心在单摆臂上的位置和车身平顺性有着非单调的复杂关系,其和车轮接地性的关系则是单调的,且电驱动系统的质心越靠近摆臂,与车身的铰接点车轮接地性就越好.     

基于ADAMS／Car微型观光旅游电动汽车操纵稳定性仿真

针对唐山市电动汽车重点实验室前期研制的微型聊光旅游电动汽车转弯行驶时产生较严重侧倾、较大幅度摆动等问题,以多体动力学理论为基础,在虚拟样机软件ADAMS中建立电动汽车整车模型。在Car模块中设置汽车稳态回转试验参数界面,进行定转向盘转角仿真。在ADAMS／Postprocessor中绘制汽车侧倾角、侧向加速度等参数变化曲线并进行分析和评价,得出此微型观光旅游电动汽车操纵稳定性能。基于以上仿真分析,为进一步对此电动汽车进行操纵稳定性优化提供一定理论依据和方向。     

轮毂电机驱动汽车侧向稳定性底盘协同控制

轮毂电机驱动汽车可以通过差动驱动抑制车辆横摆和侧倾运动,从而提高车辆侧向稳定性,但受轮毂电机力矩和地面附着力约束的限制,作用效果薄弱。为提升车辆侧向稳定性控制效果,提出综合差动驱动、主动转向和主动悬架的车身横摆与侧倾稳定性底盘协同控制方法。根据轮毂电机驱动汽车特点,对其侧向失稳机理进行分析,基于模型预测控制设计前轮主动转向控制器;利用所提出的变系数指数趋近率求解期望横摆控制力矩,基于最优控制算法计算侧倾控制力矩;最后,构建集成差动驱动、主动转向和主动悬架的侧向稳定性控制器并完成整车侧向稳定性协同控制仿真验证。研究表明,所提出的底盘协同侧向稳定性控制方法可以有效控制车辆的横摆和侧倾运动,使其收敛于理想控制域,为轮毂电机驱动车辆的主动安全性控制提供了理论支持。     

基于MATLAB的制动防抱死自调节门限值控制

为了在制动防抱死仿真研究中取得良好的控制效果,逻辑门限值控制方法中的最佳门限值会随着车速和路面附着系数的情况变化而变化。以研究自调节门限值的控制方式为目的,在MATLAB软件中创建了双轮三自由度车辆模型以及有效的逻辑门限值控制策略。在不同车速及不同附着系数的路面进行了仿真试验,并且选取车轮滑移率和车轮速2个重要参数进行考察,通过对最佳滑移率持续时间以及车轮的转动稳定性分析,验证了该自调节门限值控制的有效性。