基于UKF的分布式驱动电动汽车轮胎侧向力估计

轮胎侧向力是影响车辆横向稳定性的关键因素,但难以对其进行直接检测。利用分布式驱动电动汽车轮胎纵向力可直接计算的特点,将轮胎纵向力作为输入量,基于UKF估计算法实现分布式驱动电动汽车前后轴轮胎侧向合力的估计。结合垂直载荷与轮胎侧向力的关系,实现前后轴左右侧轮胎侧向力的分配。通过CarSim和MATLAB/ Simulink联合仿真,分析了UKF估计算法和直接计算法的估计精度,验证了所提出方法的优越性。同时,分析了具有参数不确定性时估计算法的鲁棒性,证明质量参数的不确定性对估计精度影响较大。     

主动前轮转向和直接横摆力矩集成控制

针对车辆操稳性控制中功能耦合的主动前轮转向（AFS）与直接横摆力矩控制（DYC）的任务协调问题,提出优化相平面法进行稳定区域划分.基于所提方法建立轮胎侧向力特性协调准则,实现纵横向动力学系统操稳性集成控制.以前、后轮侧偏角及两者之差作为车辆横向稳定的表征量,结合轮胎侧向力特性划分车辆横向状态为稳定、临界稳定和失稳状态区间.建立AFS与DYC的协调准则.考虑控制算法面向实际应用时状态量的获取问题,建立基于超螺旋算法的状态观测器估计车辆前后轮侧偏角.分别设计基于自适应超螺旋高阶滑模算法的AFS和DYC控制器,在消除控制器抖振和避免频繁切换的基础上完成稳定性控制.试验结果表明,所提协调准则和控制算法对协调AFS和DYC有积极作用,且操稳性控制效果良好.     

半挂汽车转向稳定性反馈线性化控制

建立了半挂汽车非线性动力学模型,分析了车辆在低附着系数路面上高速转向行驶稳定性。采用遗传算法和相平面法估计了行驶速度为16.7～25m/s时车辆稳态前轮临界转角。基于非线性反馈线性化跟踪控制理论,以牵引车横摆角速度和铰接角为控制对象,设计了半挂汽车前轮主动转向和鞍座直接横摆力矩联合控制的前馈和反馈复合控制器。车辆高速阶跃转向和单移线工况仿真结果表明:联合控制器对于提高半挂汽车横向稳定性效果较好。     

基于扩展Kalman滤波的汽车行驶状态估计

介绍了一种应用扩展Kalman滤波技术估计车辆行驶状态的控制算法。该算法以非线性三自由度车辆模型为基础,对汽车在行驶过程中的横摆角速度、纵向车速和质心侧偏角分别进行了估计。为验证该算法的准确度,将估计获得的状态值与实车场地实验测得的数据进行了比较。比较结果说明,应用扩展Kalman滤波算法能够较为准确地估计出车辆的横摆角速度、纵向车速和质心侧偏角。     

分布式独立驱动车辆复合转向匹配特性研究

为研究分布式独立电驱动车辆的复合转向机理,提升车辆的转向机动性、操纵稳定性,以某型8 × 8独立电驱动车辆为对象,构建整车仿真模型、分布式独立电驱动控制模型以及车辆复合转向控制模型,在几何转向的基础上,通过在驱动轮主动叠加速差转角即前馈施加车轮虚拟偏转角的方法,分析在相同轮转角状态下,几何转向模式与复合转向模式对车辆转向半径的影响。通过不同行驶工况下的动态仿真,结合车辆的横摆角度、侧向加速度、质心侧偏角等车辆稳定性特性参数,分析复合转向对于车辆操纵稳定的影响,得出分布式独立电驱动车辆复合转向匹配特性。     

Nonlinear Derivative and Integral Sliding Control for Tracked Vehicle Steering with Hydrostatic Drive

在静液驱动履带车辆转向过程中,车辆的运动状态总是不确定的,且阻力存在非线性、大范围的变化。因此,提高静液驱动履带车辆的转向稳定性,满足未来战场的需要具有重要意义。本文提出了一种滑模控制算法,并将其应用于保证期望横摆角速度的控制。首先通过运动学和动力学分析,建立了速度控制器和横摆角速度控制器。其次设计了非线性微分积分滑模控制算法,通过积分控制项降低积分饱和,有效地抑制不光滑路面的扰动,通过非线性微分控制项提高了系统的反应速度,减小了控制量的抖振。在RecurDyn中对静液驱动履带车辆进行建模,在控制软件MATLAB/Simulink中对转向控制策略模块进行建模。整个模型的联合仿真表明,该控制策略能够提高车辆的转向响应速度,平滑控制输出,且抖振小,具有较强的鲁棒性。     

Lateral stability region conservativeness estimation and torque distribution for FWIA electric vehicle steering

Estimation of the lateral stability region and torque distribution on steering is very important to improve stability in lateral handling for all wheel drive electric vehicles.Based on the built-nonlinear vehicle dynamic model,the lateral stability region of the vehicle related to steering is estimated using Lyapunov function.We obtained stable equilibrium points of non-straight driving according to the estimated lateral stability region and also reconstructed the Lyapunov function matrix,which proved that the closed-loop system composed of yaw rate and lateral velocity is satisfied with negative definite property.In addition,the designed controller dynamically allocates the drive torque in terms of the vertical load and slip rate of the four wheels.The simulation results show that the estimated lateral stability region and the designed controller are satisfactory in handling stability performance against different roads and vehicle parameters.     

高速无人驾驶车辆轨迹跟踪和稳定性控制

针对高速无人驾驶车辆运动控制过程中轨迹跟踪精度和稳定性难以同时保障的问题,提出综合前馈-反馈及自抗扰控制(ADRC)补偿相结合的横向控制算法. 通过车速和道路曲率信息计算前馈稳态前轮转向角,将质心侧偏角引入航向偏差,以车辆航向角偏差和侧向偏差作为参考量进行反馈控制,通过前馈-反馈控制提升瞬态轨迹跟踪性能. 设计自抗扰控制器,通过扩张状态观测器对未建模动态和内外界干扰进行估计,通过将后轮侧偏角控制在参考值附近来补偿前轮转角,提升无人驾驶车辆的转向稳定性和控制器的鲁棒性. 不同工况下的仿真结果表明,利用该方法可以保证高速无人驾驶车辆稳定地跟踪期望路径行驶,轨迹跟踪偏差较小,对车辆参数变化和外界干扰具有较强的鲁棒性.     

前后轴独立驱动的增程式电动汽车整车控制策略

纯电动汽车因续驶里程短和充电速度慢等原因制约了其进一步发展,增程式电动汽车在保证较低燃油消耗率的前提下弥补了纯电动汽车的缺陷。本文以前后轴独立驱动的增程式电动汽车为例,以保证整车的动力性能和降低燃油消耗率为出发点,提出了前后轴独立驱动增程式电动汽车的整车逻辑门限控制策略,该策略控制发动机的工作点随整车需求功率的变化而工作在不同的最优燃油消耗点上。仿真分析可知发动机在不同工况下均可以工作在低燃油消耗点附近,这表明该控制策略可实现对整车燃油经济性的良好控制。     

铰接车体转向横摆稳定性

考虑前后车体质心侧偏角、车轮的侧偏角、后车体的侧向和横摆运动以及前车体的横摆运动建立了铰接车体三自由度转向动力学方程,并推导出转向角输入和车体绝对横摆角速度输出的传递函数。通过对前后车体横摆角速度增益的分析,总结出前后车体不同转向类型组合对整车的稳态转向特性的影响。稳态回转和阶跃响应试验获得的实测数据与仿真结果趋势一致,验证了运动数学模型的合理性。     

铰接式车辆行驶稳定性的理论分析与数值计算

为了获得车辆稳定行驶的临界车速,对铰接式车辆沿直线或大曲率半径曲线行驶时的稳定性进行了研究。将铰接式车辆简化为前、后两车节组成的系统,考虑了轮胎侧偏特性和液压转向机构的弹性,建立了铰接式车辆行驶稳定性线性动力学方程。给出了铰接式车辆行驶稳定性的两种判别方法:特征值方法和时不变输入下稳态响应方法。给出了稳定性因数表达式和临界车速计算方法和公式。指出了铰接式车辆的两种失稳形式:由于轮胎侧偏导致的失稳和由于转向机构缺陷导致的失稳。初步讨论了铰接式车辆侧向运动的频率响应特性。给出了两种铰接式车辆的临界车速动力修改灵敏度分析方法:基于时不变输入下稳态响应方法的直接求导法和基于复特征值分析的特征值法。以ZL10装载机为例进行了实例数值计算,得到了该车的临界车速。     

纯电动汽车驱动系统电压解耦矢量控制仿真研究

分析矢量控制及空间矢量脉宽调制理论的基础之上,基于Maflab／Simulink建立了电动汽车驱动系统用异步电机转子磁场定向的电压解耦矢量控制系统模型。最后以实际纯电动汽车驱动系统为例对模型进行仿真分析,结果表明该驱动系统具有良好的稳态、动态性能,验证了仿真模型的正确性和控制算法的有效性,对于纯电动汽车驱动系统的参数设计具有一定的指导意义。     

基于模糊算法的纯电动汽车制动能量回收

为提高纯电动汽车再生制动能量回收率,采用以总制动力需求、车速以及电池SOC为输入,以电机制动力系数为输出的mamdani型模糊控制器,确定电机制动力与机械制动力之间的比例分配;同时考虑汽车制动的安全性和稳定性,提出了采用理想制动力分配方法对前、后轮制动力进行分配.在ADVISOR上建立了模糊控制算法的仿真模型,并结合典型道路工况CYC_UDDS进行仿真,通过与ADVISOR自带的策略以及文献[7]提出的模糊控制策略的仿真结果进行对比,结果表明：采用改进的模糊控制算法后,电池SOC提高了2%,制动能量回收效率提高了33.7%,整车系统的效率提高了3.1%,表明文中提出的改进的模糊控制算法能提高纯电动汽车制动能量回收的效果,有效延长纯电动汽车的续航里程.     

Adaptive high precision position control of servo actuator with friction compensation using LuGre model

Adaptive control of servo actuator with nonlinear friction compensation is addressed.LuGre dynamic friction model is adopted to characterize the nonlinear friction and a new kind of sliding-mode observer is designed to estimate the internal immeasurable state of LuGre model.Based on the estimated friction state,adaptive laws are designed to identify the unknown model parameters and the external disturbances,and the system stability and asymptotic trajectory tracking performance are guaranteed by Lyapunov function.The position tracking performance is verified by the experimental results.     

四轮独立驱动电动汽车自适应驱动防滑控制

驱动防滑控制研究存在建模方法单一,控制器的目标滑转率不能与变化的路面条件相适应,未考虑车辆轴荷转移对车轮附着性能的影响等问题。为解决上述问题,建立基于Carsim与Matlab/Simulink联合仿真的整车动力学模型;设计基于双模糊算法的自适应驱动防滑控制器,控制器中加入路面识别模块,能够估计变化的路面附着条件,根据估计结果选择最优的目标理想滑转率,实现对当前路面的自适应控制;分别设计前后轴驱动防滑控制器,实现前后轴差别控制。针对不同工况,对建立的整车模型及驱动防滑控制器进行验证。     

基于EKF-UKF模型的锂电池电源参数更新和估计

由于对锂电池的电量参数直接建模存在困难,不便于实现对电源参数的估计,本文提出基于EKF-UKF模型算法直接对锂电池的状态参数进行建模。应用EKF算法获取的电池模型参数、UKF算法观测锂电池的荷电状态,在实现对锂电池进行电量估计的同时,完成对电池模型参数的实时更新,有效地减少漂移电流对估算精度的影响。工况测试表明:这种复合算法复杂度低,能快速实现对锂电池的参数估计,且具有较高的估计精度和鲁棒性。     

电动全地形车动力性及乘坐舒适性分析

传统全地形车的整车车体振动主要由发动机振动和路面激励引起.为了提高全地形车的乘坐舒适性,用无刷直流电机取代发动机设计了后轮电机驱动的电动全地形车（EATV）,并对其动力性和乘坐舒适性进行了分析.利用机械动力学仿真软件ADAMS建立了包含蓄电池、电机、电机控制器、车架等电动全地形车整车动力学模型;利用Simulink软件设计了车速与电流双闭环电机控制系统.通过ADAMS-Simulink联合仿真,测试了直线加速工况下电动全地形车后轮电机驱动的动力性,结果表明,所设计的电机控制系统能够满足全地形车的动力性需求.模拟了电动全地形车与传统全地形车在不平路面上的行驶状况,对其乘坐舒适性进行了对比分析,结果表明,电动全地形车的乘坐舒适性有显著提高.     

基于自适应组合滤波的惯性导航系统初始对准方法

针对系统噪声不确定情况下的惯性导航系统非线性初始对准问题,提出了一种基于自适应组合滤波的初始对准方法.首先给出了一种基于Kalman/UKF组合滤波的神经网络实时训练算法;进而提出了基于Kalman/UKF组合滤波的非线性系统状态估计方法,该算法利用神经网络在线估计系统噪声,并利用Kalman/UKF组合滤波在线同时估计初始对准的状态量和神经网络的权值;最后将该算法应用于惯性导航系统非线性初始对准问题中,并进行了仿真研究.仿真结果表明:自适应组合滤波算法不仅保证了初始对准的精度,而且具有更好的实时性,是解决惯性导航非线性初始对准问题的一种有效且实用的方法.     

电动汽车PMSM MTPA控制系统 抗积分饱和速度控制

电动汽车电机驱动系统大多采用传统PI控制,存在积分饱和现象,系统易产生超调和振荡问题,因此将抗积分饱和控制策略引入永磁同步电机最大转矩电流比控制调速系统中,以提升系统的稳定性。采用反馈算法求解转矩电流高次方程,解决了高次方程求解困难的问题,实现了最大转矩电流比控制;速度环和电流环均采用抗积分饱和PI控制,有效地抑制了积分饱和,减小了系统的超调量,提高了电机控制精度。基于Matlab/Simulink搭建了系统模型并进行仿真,仿真结果表明,所设计的系统有效地抑制了积分饱和现象,减少了速度的超调,具有良好的动态和稳态性能,可以较好地满足电动汽车电机驱动系统的要求。     

并联混合动力汽车的换档规律

根据并联混合动力汽车的特点,提出了以保证车辆动力性为前提的混合动力汽车最佳经济性三参数换档规律。升档规律和驱动模式的降档规律采用发动机转矩、电机转矩和车速作为换档参数。制动模式的降档规律采用电机制动转矩、机械制动转矩和车速作为换档参数。计算表明,与原有的沿袭传统汽车的两参数换档规律相比,混合动力汽车最佳经济性三参数换档规律在驱动模式下可以降低油耗,在制动模式下可以显著增加制动能量回收的比例。