[分布式驱动电动汽车动力学控制]四轮驱动电动汽车多Agent能量管理体系研究

In order to explore the energy flow relationship of each electricity system of 4WD electric vehicles, a framework of energy managements for 4WD electric vehicles was structured based on multi-Agent system, and details of this framework were described. A mathematical model of multi-Agent system for energy managements was built with a decision-planning layer based on state transition and transferable belief model. The models of multi-Agent system for energy managements were built in Netlogo, and the energy configuration status was simulated under the rapid acceleration working conditions of electric vehicles using Netlogo. It indicates that the framework of the built energy management multi-Agent system may adjust the energy distribution weights of each Agent dynamically, and the energy allocation of each Agent maybe coordinated reasonably on the premise of satisfying dynamics requirements.     

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。     

分布式驱动电动汽车动力学控制发展现状综述

回顾分布式驱动电动汽车动力学控制问题。分布式驱动电动汽车的主要结构特征是将驱动电动机直接安装在驱动轮内或驱动轮附近,具有驱动传动链短、传动高效、结构紧凑等突出优点。电动机既是汽车的信息单元,又是快速反应的控制执行单元,且通过独立控制电动机驱/制动转矩容易实现多种动力学控制功能。分布式驱动电动汽车为驱动防滑与制动防抱死控制提供更迅速更精确的执行器,但其对状态估计的精度和控制算法的鲁棒性要求也进一步提高。分布式驱动电动汽车直接横摆力矩控制控制与传统的直接横摆力矩控制相比,涵盖从常规到极限的全工况范围,因此算法须对非线性的轮胎特性有更好的自适应性。差速、差动驱动助力转向和车身姿态等控制尚处于起步研究阶段。为解决多个动力学控制间的协调问题,集成控制成为分布式驱动电动汽车动力学控制的一个重要发展方向。     

[分布式驱动电动汽车动力学控制]基于转矩协调分配的分布式驱动电动汽车稳定性控制

A hierarchical vehicle-stability-control method was presented based on the longitudinal force distribution optimization for the handling and stability control of the distributed-driven electric vehicles. The eight-degree-freedom vehicle models and the three-layer control systems were developed. By selecting the sideslip angle and the yaw rate as the state variables and introducting the virtual control to decouple two control variables,  the integral 2-DOF vehicle models were adopted to calculate the equivalent yaw moments for the vehicle stability in upper controllers. The linear quadratic regulator （LQR） method was utilized to optimize the distribution of the front and rear steering angles and the tire longitudinal forces in middle controllers. The sliding-mode-based slip controller in the lower layer was also designed to reallocate the wheel torques. Simulation results show that the control system may make full use of the adhesion potential of the tire under high speed and extreme conditions, realize the coordinated distribution of wheel torques and improve the steering stability of the vehicles. When the actuators fail, the system may reconstruct effectively and realize the reallocation of control inputs to improve the safety of the vehicles.     

分布式驱动电动汽车操稳性鲁棒增益调度控制研究

研究了当车速以及轮胎刚度变化时的分布式驱动电动汽车的操控稳定性问题.针对时变的纵向速度,建立了以车速为调度变量的线性变参数(LPV)模型并设计了鲁棒增益调度控制器以保证车辆的性能.考虑到轮胎的非线性,提出了 一种模糊融合策略,利用估计的车辆滑移角对控制器的输出进行加权,以使其更好地适应轮胎的变化并能够实时调整其控制变量...     

基于多Agent的电动汽车底盘智能控制系统框架

为了解决传统集成控制框架灵活性和可扩展性不足以及传统汽车底盘控制系统不适用于新型分布式轮毂电机驱动纯电动汽车的问题,提出了基于多Agent的四轮独立驱动纯电动汽车的底盘智能动态综合控制系统框架,分析了框架各个层次的功能和相互关系。以底层控制层中直接横摆力矩控制Agent为例,搭建控制器Agent模型。在MATLAB/Simulink和Carsim联合仿真环境中对前轮转向角阶跃输入工况进行仿真试验。仿真结果表明,搭建的控制器Agent较好地实现了预期的动力学控制目标,有效改善了车辆的横向操纵稳定性能,奠定了控制框架的基础。     

[分布式驱动电动汽车动力学控制]电动汽车对开坡道双模耦合驱动控制

基于所发明的双模耦合驱动系统开展了电动汽车对开坡道通过性能提升研究。分析了该驱动系统在对开路面上的转矩输出特性以及通过性控制方案;根据驱动轮滑转率门限制定了变模控制触发判定规则;针对驱动电机在变模过程中的主动调速要求,设计了其模糊-PID控制器;根据变模执行机构电机的参考角位移曲线,设计了其预测函数控制器;通过与其他驱动模式的台架和实车试验对比,验证了系统转矩输出特性以及变模控制的实际效果。研究结果表明,双模耦合驱动系统的转矩输出特性符合电动汽车的技术需求,其灵活的变模控制功能大幅提升了车辆在对开坡道上的通过性能。     

平衡重式叉车底盘神经网络逆系统解耦控制

针对平衡重式叉车底盘各子系统间的干涉和耦合特性,利用非线性系统的神经网络逆系统方法进行叉车主动后轮转向(ARS)与直接横摆力矩控制(DYC)的解耦控制.在分析底盘系统可逆性的基础上,确定解耦变量配对关系,建立BP(Back Propagation)神经网络逆系统模型并串联到原底盘系统前,使叉车底盘系统解耦成两个独立的伪线性系统;设计PD(Proportion Differentiation)闭环控制器并与神经网络逆系统组成复合控制器,并进行仿真验证.仿真结果表明:神经网络逆系统解耦控制策略能够消除底盘各子系统间的干涉和耦合,提升叉车的状态跟踪和操纵稳定性.     

横摆力矩滑模控制的轮边驱动电动汽车稳定性分析

为了提高轮边驱动电动汽车行驶的稳定性,提出横摆力矩滑模控制的稳定性控制策略,采用层次化结构的稳定性控制器。针对极限工况下车辆的状态估计误差偏大,基于无迹卡尔曼滤波(UKF)理论设计了适用于轮边驱动电动汽车的状态估计方法,根据UKF估计的车辆状态计算,设计滑模运动控制器计算所需的横摆力矩。考虑到转矩分配时的实际约束条件,设计了控制分配器,采用二次规划方法优化分配各轮上的驱动/制动扭矩。仿真结果表明:该稳定性控制器能够快速施加驱动力或制动力,及时、准确地控制车辆的横摆角速度和质心侧偏角,提高车辆的操纵稳定性。     

分布式电动汽车协调控制方法研究

针对分布式电动汽车稳定性控制问题,提出了分布式电动汽车的横摆力矩控制与主动转向协调控制策略。采用分层控制的思想,输入信号层设计线性二自由度模型,根据车辆状态求解横摆角速度与质心侧偏角期望值。决策控制层应用模糊理论设计两输入两输出模糊控制器。分配执行层针对车速的不同设计四轮转向策略。选取单移线和双移线仿真工况,通过MATLAB/Simulink与CarSim联合仿真对控制策略进行了验证。结果表明：横摆力矩控制与主动转向协调控制策略能够有效改善汽车操纵稳定性和提高汽车行驶安全性。     

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。     

基于互联网+电动汽车智能导航服务系统的研究

在当前互联网技术不断普及以及人们环保意识不断增强的大背景下,基于互联网+电动汽车将成为人们未来出行的首选.和传统能源汽车相比,电动汽车能够减少对不可再生能源的依赖,从而实现对环境的有效保护.但是在实际使用当中,电动汽车存在着行驶距离短、充电时间长、导航信息不及时等问题,导致互联网+电动汽车的实际应用价值大打折扣.本文从...     

智能分布式电动车辆柔性化系统平台

为解决现有实验平台车可扩展和可升级性能不强、对智能技术与电动汽车技术集成程度不高的问题,提出了一种可扩展、柔性化电动汽车系统平台建立方法。该柔性化平台具有开放式结构、模块化部件,容易实现功能的扩展和部件的升级,使得机械参数的改变和电气设备的接入都变得更容易,有助于快速实现和验证设计。仿真和实验表明,具备新型结构的电动车平台满足基本性能要求,能够方便地配置成各种系统形态,并进行相关实验。     

基于规则的分布式电驱动车辆驱动系统失效控制

针对分布式电驱动车辆在进入失效控制工况下,传统控制策略存在的纵横向控制目标无法满足、驱动能力降低、安全性变差等缺点,设计并考虑动力性和稳定性的驱动系统失效协调控制策略。该策略利用分布式电驱动车辆各轮无机械连接、各轮独立驱动以及驱动单元冗余配置的结构特点,依据不同的失效状况和车辆状态制定基于规则的驱动系统失效控制算法。对所设计的算法进行实车试验验证,试验结果表明,在发生驱动系统失效后,所设计的基于规则的驱动失效控制策略通过协调控制各驱动轮驱动能力,在低速小转向阶段改善了车辆的纵向驱动能力,在高速或者大转向阶段保证了车辆的横向稳定性。     

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。     

电动汽车整车控制软件测试用例设计方法及应用

介绍了电动汽车整车控制软件开发过程中的测试环节及测试内容,提出了采用等价类划分、边界值分析、因果图、错误推测等进行测试用例设计的方法,给出了其工程应用实例,并总结了软件测试需求分析、用例设计的基本思路和步骤.     

电动汽车永磁无刷轮毂电机控制策略建模

针对轮毂电机的独立控制问题进行研究,分析轮毂电机的基本结构和类型,建立了无减速机构的轮毂电机动力学计算模型,探讨轮毂电机电磁转矩的控制方法。在理论分析的基础上,建立了轮毂电机的直接转矩控制方法模型、车辆控制模型和地面负载输入模型,研究不同路面情况和控制转矩输入下,轮毂电机的滑移率和轮速的差异性关系以及制动过程中定转子间隙变形情况,选择了合适的轮毂电机制动控制方法。仿真和试验结果表明,轮毂电机的转矩控制方法具有控制精度高、响应迅速的特点,搭载轮毂电机的电动汽车具有良好的操纵稳定性。     

电动汽车控制策略及实例化研究

阐述了电动汽车的动力系统原理,针对整车控制器的功能需求,讨论了其硬件部分的电源电路、信号采集电路、中央处理单元和输出驱动电路以及软件的模块化设计,给出了整车控制器的电路原理图;讨论了电动车系统控制策略,包括充电、上电、辅助作业系统、DC/DC和电子档位等;最后,进行了实例化研究。