基于鲁棒积分滑模的四轮轮毂电机驱动电动汽车电液复合制动防抱死控制研究

为了充分发挥四轮轮毂电机驱动电动汽车电机制动与液压摩擦制动响应快且独立可控的优势,提高紧急制动时车辆稳定性与安全性,提出一种基于鲁棒积分滑模的电液复合制动防抱死控制策略。采用分层控制架构,上层控制器为基于鲁棒积分滑模的车轮滑移率控制,下层控制器为电液复合制动力协调分配。建立整车动力学与电液复合制动系统模型,基于Simulink-AMESim-Carsim联合仿真平台,在四种典型制动工况下对上述电液复合制动防抱死控制策略进行仿真验证。结果表明,在无需实时获取路面附着系数与轮胎纵向力的情况下,所提出的控制策略仍能消除外界干扰使车轮滑移率收敛至期望值,适用于多种紧急制动工况,响应迅速且鲁棒性强;电机再生制动与液压摩擦制动可稳定协同工作,在保证制动可靠性的同时提升了乘坐舒适性。     

分布式驱动电动汽车复合制动控制研究

针对分布式驱动电动汽车制动模式切换条件限制能量回收的问题,制定了一种制动工作模式切换条件,设计了一种复合制动控制策略,其中,制动转矩分配采用分层控制的方法,上层控制器计算需求制动力矩,选择制动工作模式,下层控制器根据制动控制策略分配各轮的液压制动力和电机制动力.在建立分布式驱动电动汽车复合制动模型的基础上,利用AMEsim与Simulink在各种行驶工况下进行联合仿真,对所提出的复合制动控制策略进行验证.结果 表明,本文所提出的复合制动系统能够准确地切换制动工作模式,在保证车辆的制动效能和稳定性的同时最大程度回收制动能量.     

基于电机/液压制动系统协同控制的电动汽车稳定性控制研究

针对高速行驶工况下分布式驱动电动汽车的稳定性控制问题,对分布式驱动电动汽车参考模型、模糊PI控制、车辆动力学规划、电机/液压系统协同控制策略、最优控制分配方法等方面进行了研究,对分布式驱动电动汽车电液复合稳定性控制策略进行了归纳,提出了基于轮毂电机/液压制动系统协同控制的车辆稳定性控制系统。利用Carsim建立了分布式驱动电动汽车动力学模型,并通过Simulink设计了电机/液压协同控制策略,在Car Sim/Simulink联合仿真平台上进行了正弦停滞转向试验。研究结果表明:在极限工况下,无控制或仅电机控制车辆均无法保持稳定,采用电机/液压制动系统协同控制则能保证车辆操纵稳定性。     

一种基于PID的液压制动系统控制策略设计

为改善汽车制动系统的性能,提高汽车行驶的安全性,提出了一种基于PID+PWM控制的液压制动系统.结合电子液压控制系统的工作原理,利用AMESim仿真软件建立了液压制动系统的仿真模型;为提高液压系统轮缸压力效果,利用PID控制优势对液压系统电机转速进行控制,采用PWM控制策略对高速开关电磁阀进行控制,提高了液压制动系统的控制精度和稳定性.最后通过仿真比较验证了上述控制策略的可行性.     

基于转矩优化分配的电动汽车横摆稳定性研究

以四轮轮毂电机驱动电动汽车为研究对象,针对车辆稳定性问题,提出了基于横摆角速度和质心侧偏角联合控制的横摆力矩模糊控制方法。确立了分层控制结构,上层控制器基于模糊控制理论得到控制所需的附加横摆力矩,下层控制器应用加权最小二乘方法并联合轮毂电机与液压制动系统进行力矩优化分配。实时仿真实验结果表明：联合轮毂电机与液压制动系统的优化分配控制策略有效提高了车辆的稳定性。     

基于Agent的电液复合制动系统防抱死控制研究

针对纯电动汽车电液复合制动系统电机再生制动力与液压制动力动态响应特性的差异及其非线性特性问题,提出了一种基于Agent的电液复合制动防抱死控制方法。构建了由电机Agent、液压制动Agent和ABS Agent组成的复合制动系统,依据让步策略、竞争策略和协同策略对电机再生制动力和液压制动力协调分配。MATLAB/Simulink仿真结果表明：紧急制动状态下,各Agent间能有效协作,前轮始终先于后轮进入抱死趋势,复合制动系统可以准确识别路面附着系数变化并及时调整电机制动力与液压制动力,提高了制动稳定性与系统的自适应能力。     

基于ESC的电动汽车再生制动策略及能量回收

为了提高电动汽车制动过程的节能效果,构建了可以对电机回馈制动以及液压制动过程进行协调控制的方案,能够满足对车轮轮缸的协调控制效果。通过仿真测试发现,随着制动强度的变化,可实现电机回馈制动力与液压制动力间的良好协调,以此满足制动过程的控制要求,实现制动能量的高效回收。以电子稳定控制器(Electronic Stability Controller,ESC)实现的制动能量回收方案效率更高,并且随着制动减速度的降低变得更加显著。当车辆减速度为5m/s²时,液压与电机制动力同时发挥作用,实现协调控制的效果,且轮缸压力的调节功能,避免车轮发生抱死的情况。本方案可以达到更优的车辆控制性能,实现车辆制动能量的高效回收。可以使NDEC工况下的续驶里程提升9.35%,WLTP工况下上升37.2%,ECE工况下上升15.2%。     

考虑驾驶员特性的智能车辆纵向车速跟随控制策略

为了在满足乘坐舒适性的前提下提高智能车辆纵向车速跟随控制的精度,提出了一种具有自适应控制系统特性符合驾驶意图以及驾驶员行为特性的纵向控制策略.首先,设计油门和制动切换策略,依据期望车速计算期望加/减速度,并以此获得驾驶意图完成油门和制动的切换控制;其次,提出了一种基于模糊控制的制动控制策略;除此之外,设计了一种比例增益可调的PI油门控制策略.最后,将本文所设计的控制策略与目前普遍研究的PID车速跟踪控制策略分别进行NI实时系统仿真测试.结果表明:本文提出的基于驾驶员特性的车速跟踪控制器有效提高了对参考车速的跟踪精度以及乘坐舒适性.     

基于模糊滑模控制的再生制动系统稳定性分析

针对电动汽车再生制动系统稳定性问题,将模糊滑模控制技术应用于再生制动过程的稳定性研究。分析了再生制动过程中3种制动模式之间的相互关联以及动态演化,并综合考虑车辆制动稳定性及制动能量回收率,提出了电机再生制动力和前后轮液压制动力协调控制的最大化制动力分配策略;以滑移率为控制目标,将模糊控制与变结构控制相结合,建立了基于电机再生制动的稳定性模糊滑模控制策略;依据实车参数,对控制策略模型进行了仿真分析。研究结果表明,模糊滑模控制实现了电动汽车制动模式的合理切换,并验证了控制策略的有效性。     

电动汽车复合能源系统再生制动分段控制策略研究

为了提高电动汽车复合能源系统的制动能量回收效率,对蓄电池,超级电容和双向DC/DC变换器相结合的复合能源系统和常规控制策略进行了研究,改进了复合能源系统,使其具有3种再生制动工作模式,并提出了再生制动分段控制策略。在高速段、中速段和低速段3个不同的阶段,采用了不同的再生制动控制方式,并根据超级电容电压、电机转速等因素确定了各阶段间切换时刻。通过电机制动电流和各阶段切换时刻优化控制,实现了平稳制动。以微型电动汽车为搭载对象,对常规控制策略和分段控制策略在两种不同初始制动车速下进行了制动工况的实测实验。实验结果表明,在分段控制策略作用下,微型电动汽车制动平稳,制动能量回收效率得到了提升。     

Lane departure avoidance by man-machine cooperative control based on EPS and ESP systems

The ability to avoid lane departure has become an important feature for development of driving assistance technology, and the design of lane departure avoidance system (LDAS) which can achieve cooperative control with human driver is still a challenge. This paper presented a new lane departure decision algorithm along with main parameters of the electric power steering (EPS) and electronic stability program (ESP) system’s sensor. During normal situations, steering control based on EPS system was involved to avoid lane departure. However, when the vehicle reached the handling limits, both steering and braking control collaborated together to avoid lane departure based on EPS and ESP systems. Due to the time varying vehicle speed and the uncertainty of tire cornering stiffness, a gain scheduling brake controller was designed based on the energy-to-peak performance indicator, and an upper monitor was designed for activation the braking controller to ensure comfortable ride. Because the relationship between the lane departure degree with a lateral offset in the single- point preview and the driver torque could not be accurately described, a man-machine cooperative control fuzzy observer for the LDAS was designed. In order to accomplish smooth switching for driving mode to ensure ride comfort, a switching criterion was proposed. The proposed method was evaluated via numerical simulation by CarSim/Simulink. A hardware-in-the-loop test platform was set up, and the effectiveness of the proposed control strategy was compared via the driver-in-the-loop experiment. The obtained results show that the proposed man-machine cooperative control strategy not only can return the vehicle to the normal lane effectively, but also realize smooth switching from man-machine cooperative control to driver control.

     

电动车用电机式主动稳定杆多模式控制策略研究

电动车在行驶过程中,路面及车身等情况不断变化,为了兼顾车辆在不同行驶工况下的行驶平顺性及侧倾稳定性,针对电机式主动稳定杆系统提出了三种工作模式,控制器根据车身的状态信号选择合适的工作模式。基于MATLAB/Simulink,建立了14自由度整车模型和电机式主动稳定杆模型,在多种工况下进行了仿真分析。仿真结果表明：电机式主动稳定杆系统根据不同的外部条件或行驶工况选择合适的工作模式,能有效提高车辆的侧倾稳定性与行驶平顺性。     

基于广义预测控制的汽车EHB压力控制仿真研究

在考虑高速开关电磁阀饱和和死区效应等因素的基础上,联合AMESim与Simulink仿真软件建立电子液压制动(electro-hydraulic brake system,EHB)液压系统仿真模型。通过系统辨识获得了预测模型,在广义预测控制理论基础上设计了制动压力控制器。为了验证该控制器的工作性能,进行了基于EHB系统的轮缸压力控制仿真实验和汽车防抱死制动仿真实验。结果表明:在系统参数时变的情况下应用该算法是可行有效的,该控制算法较一般的PID控制进一步提高了汽车的制动性能。     

基于RBF网络滑模的电动助力制动系统液压力控制

针对汽车电动助力制动系统（Electro-booster，EBooster）的液压力控制中液压负载的非线性和不一致性问题，提出一种基于径向基函数（Radial based function，RBF）神经网络的滑模变结构控制方法。设计EBooster系统压力控制架构，建立液压制动系统等效结构简化模型，据此设计基于RBF网络滑模变结构的液压力控制方法，通过设计RBF网络的自适应律来实现系统滑模控制参数的自适应调整，并利用李雅普诺夫函数方法分析算法的稳定性。最后搭建电动助力制动系统的快速原型试验平台来验证算法的有效性。试验结果表明，采用RBF神经网络滑模变结构的控制策略对电动助力制动系统液压力的控制误差在2%以内，具有良好的控制效果。研究成果为EBooster系统的压力控制提出一种具有良好自适应性的算法设计思路。     

基于MATLAB下的制动系统建模、仿真及ABS控制器设计

本文对某汽车ABS制动系统进行仿真建模,并对其进行单轮模型和分段线性的轮胎模型的建立;在Matlab环境下对ABS控制器进行设计和仿真分析;提出了一种门限值控制算法,对制动液压控制系统实现增压、保压、减压动作,使得汽车制动时的滑移率控制在一定范围内,以保证汽车的平稳制动.得出ABS控制下的滑移率时域结果图、车轮前进速度...     

考虑非线性特性的电控助力制动系统多闭环压力控制策略

针对电控助力制动系统(Electro-booster brake system, Ebooster)主动制动时面临的液压系统时变特性扰动、传动机构动静态摩擦阻碍以及底层伺服电机电磁特性耦合等诸多非线性难题,提出一种考虑非线性特性的压力—位置—电流多闭环压力控制策略。分析Ebooster主动制动工作原理并建立面向控制器设计的等效简化模型;基于自抗扰理论设计压力环控制器,补偿了液压系统时变特性扰动;采用鲁棒滑模变结构设计位置环控制器,考虑传动机构动静态摩擦阻碍和系统未建模扰动;通过李雅普诺夫稳定性理论设计电流环控制器,解决永磁同步电机双轴电流耦合问题。基于d SPCAE设备搭建了硬件在环台架进行算法测试验证。结果表明,提出的多闭环压力控制策略能够控制Ebooster实现主动制动功能,压力跟随的稳态误差在0.2 MPa之内,同时在多种压力跟随工况下表现出良好的控制效果。研究成果为机-电-液耦合的线控制动系统进行制动压力控制时面临的多种非线性扰动问题,提供了一种良好的解决思路。     

多轴车辆线控液压转向系统设计及转角控制

为减小多轴转向车辆货厢部位的第三轴转向轮转向磨损,要求该车轮与驾驶室部位的前转向轮转角关系满足阿克曼转向原理。针对某型号8×2四轴重型车辆,设计出一种第三轴线控液压转向系统,并建立其动力学模型,设计了基于指数趋近律的滑模控制器对第三轴转向轮转角进行控制,选取典型工况对所设计的控制器进行了仿真分析,并进行实车试验验证。研究结果表明：基于指数趋近律的滑模控制比基于比例切换函数的滑模控制及开环控制响应更快速、趋近目标值时间及超调持续时间更短、稳态差值更小;与采用机械液压转向系统相比,安装基于该控制器的线控液压转向系统不仅能显著提高第三轴轮胎的转向抗磨损性能,同时也改善了整车的转向性能。     

液压驱动6自由度运动模拟器动力机构控制策略研究

目前,非对称缸动力机构作为驱动部件被广泛应用于液压驱动6自由度运动模拟器,其控制器设计备受关 注。首先推导出了阀控非对称缸动力机构的通用非线性数学模型,在此基础上提出了级联负载压力控制策略,使 得动力机构具有力发生器的特性,从而为进一步实现运动模拟器的分层控制打下了基础。对于每个非对称缸电液 位置伺服系统,考虑到模型不确定性及外干扰的存在,运用滑模变结构控制方法设计外层镇定控制器,实现了对 液压动力机构的镇定及对外界干扰的抑制。同时作为比较,还设计了状态反馈控制器。仿真结果表明提出的控制 策略是有效的、合理的。     

基于均匀切换的并联数字阀控系统位置控制策略

针对并联数字阀控系统在脉数调制（PNM）控制下易出现低速定位精度低的问题，提出一种复合控制策略，即低速工况采用差动脉宽调制（PWM）控制策略，其余工况采用基于模型的PNM控制策略。各开关阀切换次数的差异程度在PNM控制下较大，且差异程度被差动PWM控制进一步放大，因此，为减小各开关阀切换次数的差异程度，基于循环滑动方法分别对PNM和PWM信号进行切换优化。实验结果表明，液压缸的平均定位误差从0.528 mm减小至0.032 mm，最小定位误差从0.221 mm减小至0.003 mm，开关阀切换次数的分布均匀性得到了显著提高。