汽车自适应巡航系统的多模式切换控制

在复杂交通环境下,由于前车运动状态和驾驶意图的不可预知性,使得传统的自适应巡航控制(Adaptive cruise system,ACC)的应用受到限制,因此提出一种多模式自适应巡航控制策略。在现有上、下位控制器的基础上增加模式切换层,通过将车辆纵向运动状态划分为八种工况,使得系统根据实际工况条件选择最优的控制模式,并采用加速度加权平均算法提高模式切换的准确性和输出连续性。分别设计定速巡航、稳态跟随、接近前车、强加速、强减速和避撞六种控制模式。基于每种模式侧重的控制目标,设计相应的上位控制器并对其控制参数进行整定,从而改善了系统整体的控制品质。最后通过实车试验验证了多模式切换算法的有效性和实用性。     

Acc模糊逻辑扭矩补偿整车控制策略研究

针对如何解决整车驱动功率的急剧变化以及如何兼顾整车电驱动系统的经济性、动力性和整车舒适性等问题,提出了一种基于纯电动汽车整车分层控制的驱动系统中的Acc模糊逻辑扭矩控制策略。该系统采用整车功率跟随能量管理策略,重点研究加速踏板开度Acc模糊逻辑(fuzzy logic controller,FLC)控制策略,并通过仿真系统和实车测试对其进行验证与分析。仿真试验与实车测试结果表明,该整车控制策略能够有效的对车辆行驶过程中加速与减速进行控制,提高了车辆的动力性与舒适性。     

基于ISO 26262标准的电控柴油机扭矩监控策略研究

为了有效限制发动机功能失效时的扭矩输出以使车辆处于安全状态,通过对ISO26262道路车辆功能安全标准中产品研发流程的研究,对发动机扭矩增加进行了危险分析和风险评估,设定了其安全目标,并设计了扭矩监控策略。采用Matlab/Simulink工具链,根据发动机的喷油控制值、轨压和转速建立了实际扭矩计算模型,并根据加速踏板位置和发动机转速冗余信号建立了安全限制扭矩计算模型,用于监控和限制发动机的扭矩输出。模型离线仿真结果及台架试验结果表明,发动机加速的过程中实际扭矩与输出扭矩基本一致,扭矩限制模块故障时该控制策略能准确识别非驾驶员需求的扭矩增加,触发ICO并将发动机设置为跛行回家模式,能准确计算和限制发动机的输出扭矩,满足扭矩的功能安全需求。     

车辆自适应巡航分层控制系统的联合仿真研究

为改善车辆自适应巡航控制（ACC）系统的功能并使其控制系统的性能更加完善,本文中研究一种ACC系统建模和分层控制方法。采用Prescan与Simulink建立了一种车辆纵向动力学模型,设计了具有上、下两层结构的自适应巡航控制系统,控制器基于Matlab/Simulink进行建模,上层结构通过最优控制理论计算出理想的期望跟车加速度,下层结构将期望跟车加速度作为输入量对车辆进行相应的加速和减速控制,通过对汽车距离差和相对速度的计算和推理,实时调整本车加速度。结果表明,所建立的巡航控制系统可以较好的实现车辆自适应巡航功能,并且保证良好的跟踪性、安全性和适应性。该控制算法具有响应速度快、超调量小、能够消除系统偏差等优点。     

基于HMCVT智能PTO防熄火控制方法研究

在实际农耕作业中,基于液压机械无级变速箱(Hydro-mechanical continuously variable transmission, HMCVT)拖拉机长时间处于动力输出(Power take off, PTO)作业模式,且由于PTO模式的特殊性,发动机转速受驾驶员主动意愿干扰较大。在驾驶员调节发动机转速时,在短暂停止作业时,会主动将发动机转速从高转速快速拉回怠速,若发动机转速控制较差,很容易误触发PTO防熄火保护功能,导致PTO离合器脱开,影响实际作业效率且不符驾驶员自主意愿。基于此类情况,本文提出一种基于HMCVT的避免频繁触发PTO防熄火的控制方法,即通过PTO负载及预测发动机转速判断触发防熄火功能,仿真结果证明其有效性和优势性。     

基于参数统计特征的无级变速车辆智能控制策略

装备无级变速器(Continuously variable transmission,CVT)的车辆采用经济性控制时,发动机后备功率小,急加速工况下只能通过提高转速来增加功率输出,而发动机转速提高要消耗相应功率,导致车辆动力不足。基于实时参数的控制策略只能在加速过程开始后再控制发动机工作点向动力性线偏移,这一过程仍需要通过提高发动机转速来实现,对提高CVT车辆的动力性作用有限。车辆行驶参数的统计值包含车辆行驶的历史信息,且能随行驶工况的变化而变化,这是制定控制策略的重要依据。针对已有控制策略的不足,在对各参数统计特征进行分析的基础上,提出根据行驶参数的统计值来调整发动机稳态工作线的控制策略。仿真及试验表明,新的控制策略能根据统计参数的变化合理调整发动机稳态工作点,对车辆工况变化具有自适应能力;同时,该控制策略避免了对实时参数的依赖,可以在某一动态过程开始前就使发动机工作在后备功率较大的稳态工作线上,有利于提高动态过程的动力性。     

减速制动时机械式自动变速器车辆换档控制策略

将制动工况分为普通制动、紧急制动和惯性制动三种,研究不同制动工况下手动变速器(Manual transmission,MT)车辆优秀驾驶员的操控特点。将普通制动工况和紧急制动工况归为减速制动这一类情况对机械式自动变速器(Automated mechanical transmission,AMT)车辆进行研究。结合某重型越野车辆的车辆参数和试验数据,分析位置式电控柴油机的特性,提出油门关闭时其发动机转速存在一个固有转速下降率的概念,指出由于外界的原因来延缓或加快这一变化率时,发动机都将产生阻碍这一运动趋势的转矩。在对制动过程中传动系统动力学模型进行详细分析的基础上,讨论不同制动工况下发动机的作用。根据发动机转速及其下降率、变速器输出轴转速及其下降率,结合当前档位、离合器状态以及制动信号来识别普通制动和紧急制动,制定减速制动时AMT车辆换档控制策略,通过实车道路试验进行验证。     

人机协同控制的车道保持辅助系统安全性能研究

针对大部分车道保持辅助系统未考虑驾驶员行为和环境因素干扰,驾驶员模式和助力纠偏模式过渡困难,极易造成人机冲突等问题,提出了一种基于人机协同控制的车道保持辅助系统。该系统建立二自由度车辆动力学模型,通过最优线性二次型调节横向控制算法得到最优前轮转角;提出车辆偏离安全评估模型、扭矩控制和安全退出策略,实现了人机友好交互、协同共驾。基于CarSim/Simulink仿真平台对横向控制算法进行联合仿真,验证了控制算法的可行性,并在江淮轻卡试验车上进行了系统安全性能测试。仿真和试验结果表明该系统能够实现车道保持功能,获得较好的安全性。     

发动机-变量泵极限负荷控制系统的设计与仿真

分析传统发动机.液压泵系统产生能最损失的原因,阐述发动机极限负荷控制的原理.根据极限负荷控制原理调节泵的排量,使泵吸收发动机最大扭矩,保证最大限度地利用发动机功率;跟随负载的变化,运用转速感应控制策略调节变量泵的吸收功率与发动机输出功率匹配,使发动机工作速度保持在节能效果突出的转速范围.运用AMEsim软件对A8V0变量泵调节系统进行物理建模和仿真,验证系统转速感应控制策略的有效性,得出系统参数与其动态结果之间的相互关系.     

混合动力汽车下坡辅助控制方法

为减轻混合动力汽车(Hybrid electric vehicle,HEV)下坡过程中驾驶员的驾驶负担,提高车辆运行的安全性和经济性,提出一种满足驾驶员主观意图、确保下坡安全性和提高制动能量回收性能的下坡辅助控制(Down-hill assist control,DAC)方法。上层根据车辆下坡行驶过程中安全性需求,以满足驾驶员的主观驾驶意图为原则,提出下坡辅助控制启动和退出策略,并制定辅助控制的目标。中层依据辅助控制目标,利用比例积分微分(Proportional integral derivative,PID)方法计算总需求制动转矩,根据总制动转矩、各制动系统的制动能力和制动原理,提出电机单独制动、电机-发动机联合制动及电机-发动机-液压联合制动的转矩分配策略。下层针对电机、发动机和液压系统响应特性的不同,提出发动机接入过程的动态协调控制策略与液压转矩变化过程的动态协调控制策略。进行实车验证,结果表明该方法在减轻驾驶员的操纵负担、提高混合动力汽车下坡路段安全性的同时,能降低油耗,并改善舒适性。     

混合动力汽车非线性模型预测巡航控制

针对混合动力汽车巡航过程的跟踪安全性和燃油经济性的优化问题,提出基于非线性模型预测理论的混合动力汽车预测巡航控制策略。考虑发动机燃油效率及电机效率的非线性,提出离线安全与经济性协调预测优化与在线查表相结合的控制系统总体结构。基于车辆行驶距离空间域,建立具有动力学非线性、系统离散性的混合动力系统巡航控制的广义纵向动力学系统模型。以驾驶员稳定跟踪为约束,设计安全性与经济性协调的多性能指标数学量化函数。基于非线性模型预测理论,提出混合动力汽车预测巡航的多目标优化控制算法。为验证所提控制算法的有效性与综合优势,建立前向仿真平台及实车试验平台,仿真及实车结果都表明,所提出的预测巡航控制算法相比常规算法在跟踪安全性和燃油经济性方面具有较大优势。     

DCT起步模糊控制研究及仿真分析

探讨了汽车双离合器自动变速器的起步控制技术,以提高汽车起步品质和减小起步离合器片的磨损为原则,提出了基于发动机局部恒转速和起步时采用两个离合器同时参与起步过程并最终只用Ⅰ挡完成起步的起步控制策略,建立了以驾驶员意图和车辆载荷为输入的两离合器接合程度模糊控制器,设计出驾驶员意图、离合器主从动盘的转速差和发动机实际转速与目标转速的差值为输入的离合器接合速度模糊控制器,控制两个离合器分离、接合的时刻与速度。通过对DCT的起步过程仿真分析,并与机械自动变速器AMT的单离合器起步的结果进行了对比。结果表明,采用所设计的起步控制策略能够有效地提高汽车的起步品质。     

城市工况汽车智能巡航控制与仿真

为改善或提高汽车行驶安全性及驾驭汽车的轻松舒适性,提出了基于城市工况的汽车智能巡航控制方法,建立了汽车纵向系统动力学模型。以巡航车与前车的理想安全距离与实际相对距离差及两车的相对速度差作为巡航控制变量,设计了智能巡航模糊逻辑控制器,实现了巡航车辆节气门开度与制动踏板行程的自动调节。利用MATLAB/Simulink建立了智能巡航仿真模块,并以城市工况下低速智能跟随工况为例进行了仿真。结果表明:该方法有效地实现了巡航车智能跟随前方车辆,并保证两车的安全行驶车距。     

人机协同下辅助驾驶系统的车道保持控制

为兼顾驾驶员和辅助驾驶系统在车道保持控制中的优势,根据实时驾驶员操作动作和车辆道路信息对车辆横向安全性进行评价,并对车辆控制权在驾驶员和辅助驾驶系统之间做出实时决策,以实现人机协同控制。在车道识别方面,采用了同帧图像的分区识别、相邻帧图像的车道候选区估计等方法。在车道跟踪控制时,根据车辆横向安全性高低采用不同控制策略,并基于模糊规则确定辅助驾驶控制力度以计算人机协同控制时的实际辅助驾驶控制量。在不同车速和不同道路条件下,采用人工驾驶和人机协同控制两种方式进行车道保持实车试验。试验结果表明,所采用的方法能够有效识别道路车道线,且人机协同控制下的车道跟踪具有较好的精确性和稳定性。     

智能车辆自适应巡航控制系统建模与仿真

为实现智能车辆的自适应巡航功能,基于模糊逻辑和滑模控制理论设计了具有上下两层结构的自适应巡航控制系统。通过对节气门开度和制动压力进行协调控制,使智能车辆能准确跟踪期望加速度。同时,构建了用于保证该系统控制协调性的切换逻辑曲线。仿真结果表明,自适应巡航控制系统能够使智能车辆在加速行驶、车辆跟踪和制动减速等行驶工况下保持良好的跟踪性和适应性。     

基于随机动态规划的混合动力履带车辆能量管理策略

混合动力履带车辆采用发动机—发电机组和电池组混合供电,必须设计满足车辆动力性和燃油经济性约束的能量管理策略。针对串联式混合动力履带车辆,提出一种基于随机动态规划的能量管理策略设计方法。以实车行驶试验数据为目标工况,将驾驶员功率需求抽象为随车速变化的马尔科夫过程。建立发动机—发电机组、电池组以及直流母线功率平衡动态模型。以目标工况中燃油消耗及电池最终荷电状态的偏差作为车辆的优化控制成本函数,建立车辆能量管理最优控制问题。采用策略迭代法求解以发动机转速、电池组荷电状态、车速和驾驶员功率需求为输入、发动机电子节气门为输出的最优控制策略。所得控制策略通过基于前向车辆模型的仿真以及行驶试验验证。结果表明,相对于原发动机多点控制策略,所得最优控制在满足目标工况同时,燃油经济性明显提高。     

奔腾智能混合动力电动轿车自适应巡航控制系统

为了从整车系统控制角度综合解决车辆的安全、节能和环保问题,突破目前新能源车辆领域和智能汽车领域仍各独自开展相关技术研究的限制,提出一种融合新能源汽车和智能汽车各自先进技术的解决方案—智能混合动力电动轿车,并提出融合双模式切换自适应巡航控制、整车状态识别及转矩分配控制和驱/制动系统协调控制的整车自适应巡航分层控制体系。在上层控制中研究基于实时状态反馈的双模式切换2自由度结构模型匹配控制器,解决适应混合动力驱动系统动态特性的自适应巡航期望转矩制定的难题;在中层控制中采用了综合内燃机(Internal combustion engine,ICE)优化曲线、电动机最佳效率特性和电池最佳效率特性的基线式控制策略;在下层控制中提出发动机/驱动电动机的转矩协调控制策略和电动机制动/EVB液压制动的协调控制策略。在此基础上,通过仿真分析和实车试验对分层控制系统进行评价与验证。仿真与试验结果表明,所开发的分层式控制系统确保整车在自适应巡航状态下,不仅可以有效提高整车安全性和降低驾驶强度,而且使整车具有最佳的燃油经济性和排放性能。     

大型客车发动机油门自适应控制系统的设计与仿真

当今对大型长途客车驾驶舒适性提出了更高的要求,采用自适应巡航控制系统是缓解驾驶员驾驶疲劳,提高驾驶舒适性的一个有效途径。以大型长途客车为目标,对自适应巡航系统中柴油发动机油门的精确控制进行了研究。建立了控制系统数学模型,研究了PID控制策略。针对直流力矩电机的机械特征对控制策略进行了优化,通过单片机的输出比较通道产生PWM以控制电机。运用MATLAB进行了仿真分析。通过仿真和实车试验,表明利用该控制策略开发的油门控制器的控制效果良好。     

基于多目标优化的变权重车辆ACC系统的设计

由于在不同行车环境下要求的性能指标不同,使得传统的参数固定自适应巡航控制器的应用受到限制,因此提出一种变权重的控制策略。基于模型预测控制原理,综合考虑安全性、舒适性、燃油经济性等控制目标,并通过分析车辆间的危险程度,采用模糊推理得到跟车性在控制目标中的权重大小,实现变权重的自适应巡航控制系统设计。通过与固定参数的普通控制器仿真对比,本策略能够面对复杂的行驶工况,在一定程度上提升了系统的适应性和安全性。     

轿车巡航控制的分析与检修

轿车的巡航控制是现代汽车的自动行驶装置，巡航速度的实现由电控模块根据巡航控制开关的指令车速信号与车速传感器反馈的实际车速信号，经处理后传输给执行器，自动调节发动机节气门的开度，适应汽车阻力的变化，保持车速恒定。分析研究了轿车巡航控制的工况原理，因各种路况的复杂性和使用检修不当，理论结合实践论述了故障机理及诊断检修技术，保持与恢复巡航装置的技术性能，延长其使用寿命。提高汽车的利用率、经济性、舒适性，减轻行车中的操作强度，预防和避免因疲劳驾车而发生的事故。