多轮独立电驱动车辆驱动力优化控制研究

为了充分发挥多轮独立电驱动车辆的动力性能,提出了一种层次化的驱动力优化控制结构。该控制结构包含基于各轴载荷预分配控制、驱动防滑控制和基于车辆状态的再分配3层控制,其中防滑控制是核心层,采用基于路面最优滑转率滑模控制的方法,通过设计基于累积求和统计目标控制的路面跳变检测器,结合车轮滑转率-路面附着系数图形,可实现变路面的最优滑转率估计。通过该分层控制结构,实现了驱动力在各轴之间以及各个驱动电机之间的优化分配控制。利用硬件在环实时仿真实验验证了该控制结构能改善车辆的爬坡性能、直线加速性能以及障碍路面行驶的通过性。     

高速电驱动履带车辆联合制动转矩动态协调控制研究

针对高速电驱动履带车辆机械制动器、电机和电液缓速器3种执行部件联合制动转矩响应的问题,提出了机械制动器、电机和电液缓速器动态协调控制策略。基于制动需求和车速等因素进行稳态制动力分配,综合考虑3种执行部件动态响应特性,建立基于电机-电液缓速器二者联合制动和机械-电机-电液缓速器三者联合制动转矩动态协调控制策略,搭建面向工程应用的电驱动履带车辆传动系统仿真模型,利用实时仿真工具进行策略验证。仿真结果表明,在整个制动过程中该动态协调控制策略可提高车辆总制动转矩响应速度和精度,改善系统动态响应特性。     

无人驾驶履带车辆机电联合制动的协调控制

针对无人驾驶双侧电驱动履带车辆制动减速控制时抗干扰性能差和机电协调性能差导致目标跟踪误差大的问题,提出一种分层控制系统。在上层控制器中,基于无人驾驶系统的期望速度序列,建立前馈-反馈控制器,以期望制动减速度作为前馈输入,补偿目标制动转矩,以速度误差作为反馈输入,修正目标转矩差。在下层控制器中,综合考虑机械制动和电机制动的特点,建立基于模糊控制的制动力协调分配算法。实车试验结果表明,与速度分段式控制器相比,分层控制器能够准确跟踪期望速度序列,速度跟踪误差减少60.1%,制动减速度标准差减少39.4%,提高了无人驾驶双侧电驱动履带车辆制动控制的目标跟踪精度。     

分布式电驱动履带车辆驱动扭矩分配方法研究

分析了分布式电驱动履带车辆驱动扭矩分配对履带张紧力的影响.提出了基于效率最优的驱动扭矩分配方法:当一侧扭矩和不大于当前电机转速下最高效率点对应的扭矩时,前侧电机输出该侧所需所有扭矩;反之,前后两电机输出相同的驱动扭矩.提出了电机故障模式下驱动扭矩分配方法,实现驱动系统的容错控制.基于Matlab/Simulink建立了分布式电驱动履带车辆仿真模型.仿真结果表明,该扭矩分配方法有效可行.     

履带车辆电驱动系统小半径转向计算研究

讨论了履带车辆小半径转向的特点,进行了转向理论分析及转向功率分配和牵引计算.不同行驶路况下转向的仿真计算和分析表明,履带车辆电驱动系统在输出功率足够的情况下,可以通过单独控制内外侧牵引电机的输出转速实现所需半径转向.研究结果对设计履带车辆电驱动系统具有指导意义.     

基于路面自适应的多轮轮毂电机驱动车辆驱动防滑控制

为提高多轮轮毂电机驱动车辆在不同路面行驶的动力性和操纵稳定性,提出一种具有路面识别功能的驱动防滑控制策略。分别建立整车模型、车轮受力模型及Dugoff轮胎模型,运用衰减记忆无迹卡尔曼滤波方法对路面附着系数进行估计。对传统滑模控制方法进行改进,设计模糊滑模控制器,根据路面条件调节轮胎滑转率,计算调整力矩进行车辆驱动防滑控制。利用半实物实时仿真平台开展了仿真实验。结果表明,路面自适应驱动防滑控制策略精确地辨识了典型道路的路面附着系数,迅速适应不同路面条件,减小轮胎过度滑转,有效提高了车辆驱动性能和操纵稳定性能。     

混合动力车辆机电复合驱动技术综述

机电复合驱动系统的机械桥和电驱桥可独立驱动或协同驱动车辆,能有效解决超大型发射平台发动机功率不足和现役发射平台动力性提升以及行驶可靠性提高等难题.文中论述了混合动力车辆的分类及混合动力驱动构型的特点和优势,分析了机电复合驱动车辆能量分配控制、协调控制及稳定性控制的研究现状,总结了整车能量控制、稳定性控制和驱动电机及其控制等关键技术及其发展趋势,分析了车辆机电复合驱动技术的应用前景.     

履带板的发展

正履带装置首先简单地应用于被拖曳的畜力车辆上。这只需用结实的绳索把一些横木条联结起来,并绕过前后两轮之外,以使集中的车轮负荷分布到较宽阔的地面,就可防止车轮在地面松软处下陷,能通过一定宽度的壕沟。在动力驱动的履带车辆上,开始车轮既用来负重,又靠摩擦力驱动履带,动力要经过轮下履带的内外两面才能达到地面,如果负重轮与履带间残留泥土沙石,就很容易打滑,因此坦克设计师采用了让驱动轮与履带之间的齿轮啮合来传达动力,不再只依靠负重轮的压力提供足够的摩擦或附着力以推动车辆。主动轮和负重轮分工合作,形成专门的驱动     

电传动履带车辆双侧驱动转矩调节控制策略

为降低电传动履带车辆双侧驱动转速调节控制策略中电动机控制任务量与难度,提出转矩调节控制策略。结合双侧电机驱动电传动履带车辆动力学特征,分析转矩调节控制策略的理论基础和可行性。把加速踏板、制动踏板以及方向盘操作映射为控制变量γ和ε,结合驱动电机转速一转矩特性设计转矩调节控制策略。在Simulink/Stateflow环境中建立包括驾驶员输入模块、转矩调节控制策略模块、电机及控制器模块以及车辆动力学模块的整车驱动系统模型。不同路面上多工况仿真和实车行驶试验验证了转矩调节控制策略可行性和有效性。该控制策略已在车辆上成功应用。     

双侧独立电驱动履带车辆反馈线性化解耦与预测行驶控制

针对双侧独立电驱动履带车辆行驶动力学耦合和跟踪优化的控制问题,提出一种解耦和预测控制方法。在车辆仿射非线性模型基础上,通过反馈线性化消除系统动力学耦合因素,实现纵向车速和横摆角速度的解耦控制;对解耦后的速度和横摆角速度子系统分别设计自适应广义预测控制算法,采用递推最小二乘法辨识受控自回归积分滑动平均模型的参数以修正控制律,并结合电机输出能力对系统控制量和输出量进行约束,实现目标速度和横摆角速度的跟踪优化;依托某型电驱动履带样车开展实车试验。结果表明,所设计的算法能够快速准确跟踪目标速度和横摆角速度,控制量输出平滑,抗扰性能强,可实现车辆多种工况下的稳定行驶。     

轮毂电机驱动装甲车辆行驶稳定性控制仿真

为实现8×8轮毂电机驱动装甲车辆行驶稳定性控制,采用分层控制的驱动力矩分配思想,在顶层基于一种 G－向量控制方法,利用车辆的横向加速度信息对车辆的总驱动力矩进行修正;在中间层次基于直接横摆转矩控制的思想,实现两侧驱动力矩的合理分配;在底层采用驱动防滑控制,实现各驱动轮转矩的优化分配。基于“驾驶员－综合控制器”在环实时仿真系统进行实时仿真试验,对稳定性控制算法和车辆综合控制算法代码进行验证,仿真结果表明该控制方法能够有效抑制车辆的横向运动,提高车辆行驶稳定性。     

六轮独立驱动滑动转向车辆运动控制算法仿真研究

依据六轮独立电驱动滑动转向车辆转向原理及车轮扭矩独立可控的特点,结合驱动力优化分配及操控稳定性问题,提出了一种运动控制算法。该算法由速度控制器,转弯控制器和轮胎力最优分配控制器组成。其中,速度控制器和转弯控制器根据车辆状态产生整车所需总的纵向力和转弯横摆力矩,轮胎力最优化分配控制器根据轮胎垂直载荷优化分配各个车轮所需的扭矩。仿真结果表明：垂直载荷较大的轮胎获得了较大的驱动扭矩,与平均分配算法相比,采用轮胎力最优化分配算法,轮胎负荷率降低了979%,提高了车辆的操控稳定性。     

双侧电驱动履带车辆等效条件积分滑模稳定转向控制

履带车辆转向阻力随行驶状态呈现非线性、大范围变化的现象,且由于车辆惯性大、电机驱动能力有限,易进入深度饱和状态,而双侧电机动力相互独立,要实现车辆全速度范围的稳定转向必须对两侧力矩进行有效控制。针对以上问题,设计了一种横摆角速度控制律。开展转向动力学分析,提出速度、横摆角速度转向控制结构;设计了一种带等效控制项的条件积分滑模控制算法,通过引入等效控制项,提高系统响应速度,减小滑模抖振;通过引入条件积分控制项,使滑模控制项边界层外与经典滑模性能一致,鲁棒性强,边界层内平滑切换为Anti-Windup结构的PI控制,便于消除误差,抑制积分饱和。Matlab与RecurDyn联合仿真表明,提出的算法具备跟踪能力强、抗扰动和饱和、输出控制量平滑的优点,能够实现车辆稳定转向控制。     

多轴越野车辆驱动力分配的优化研究

基于优化设计理论,建立了以车辆动力性为优化目标的多轴越野车辆驱动力分配系数的优化模型.利用MATLAB GUI编制了相应的软件,该软件可对车辆驱动力分配系数进行优化,也可对其车辆动力性进行计算.以某一4×4越野车辆为例,对其驱动力分配系数进行了优化,通过对优化前后车辆动力性能的对比分析,验证了优化模型的精确性及软件的实用性.     

多轮分布式驱动车辆可重构集成协调控制方法

多轮分布式独立驱动平台运动控制技术的演进对提升特种无人车辆的快速机动性及操纵稳定性具有重要的战略意义,然而其底盘主动执行系统的故障率或相互干涉的可能性也大大增加。提出一种面向该平台的可重构集成协调控制方法,以实现车辆动力学性能的进一步提升。基于自顶向下的分层控制结构,在运动控制层引入考虑参数不确定性的自适应滑模控制器,以保证对车辆运动目标状态的准确跟踪,并生成所需的广义控制力;在控制分配层提出一种加权伪逆控制分配器,基于控制效率矩阵的零空间特性,在主动执行器饱和约束可行域内进行再分配修正,以完成从广义控制力到各车轮处轮胎力的优化分配,其中引入的配置矩阵与优化权重系数则分别实现对控制模型的重新配置以及分配目标的调节;通过设置主动执行器实现分配目标的执行。基于6×6分布式电驱动车辆原理样机,进行两种工况下的仿真和试验验证。研究结果表明,该控制器提升了多轮车辆在转向过程中的操纵稳定性,并获得了更高效更精准的多轮车辆驱动力分配控制效果。     

采用线性自抗扰的电传动履带车辆电子差速控制

履带车辆行驶工况复杂多变,驱动电机调速范围宽,负载的非线性、不确定性和耦合性强,如何保持两侧电机速度差值恒定实现稳定行驶一直是研究的难点。文中提出一种电子差速控制策略,将线性自抗扰（LADRC）控制算法应用于永磁同步电机（PMSM）驱动系统调速控制中,利用线性扩张状态观测器估计所有未知扰动作用量并给予实时动态补偿,从而抑制扰动,提高系统动态性能。基于Matlab和RecurDyn软件开展联合仿真分析,进行电机台架试验。仿真及试验结果表明：采用LADRC调节的转速控制策略,响应快速无超调,抗扰能力强,参数适应性好,能有效提高车辆行驶稳定性,且算法计算量小,易于工程实现。     

考虑履带滑转滑移的电驱动履带车辆转向控制

为消除车辆转向过程中履带滑转滑移对电驱动车辆运动学控制的影响,准确实现车辆的转向轨迹控制,对考虑履带滑转滑移的电驱动车辆转向控制策略进行研究。分析表征履带车辆转向过程滑转滑移特性的转向半径修正系数及转向角速度修正系数,在此基础上提出考虑履带滑转滑移的转向控制策略,利用转向半径修正系数及转向角速度修正系数对电机转速控制指令进行修正。通过仿真和试验,对比了不考虑履带滑转滑移的转向控制策略和考虑履带滑转滑移的转向控制策略。结果表明,考虑履带滑转滑移的转向控制策略可以准确地实现转向控制目标,验证了该转向控制策略的可行性。