电动轮驱动汽车电子差速控制策略及仿真

分析了目前实现电动轮驱动汽车电子差速控制的方法,对汽车差速问题的产生原因进行了分析,并指出通过对驱动电机采用转速控制模式实现电子差速控制的不足。通过分析电动轮驱动系统的受力提出对驱动电机按转矩模式控制从而实现汽车自适应差速性能的策略,利用所开发的电动轮驱动汽车仿真软件对采用该控制策略控制电机转矩的电动轮汽车的差速性能进行了多工况的仿真,结果表明汽车可在各种工况下实现自适应差速。     

基于七自由度车辆模型的稳定性仿真研究

利用Matlab软件,建立了七自由度车辆动力学仿真模型,并对其在驱动工况下前轮转角阶跃输入和前轮转角正弦输入的操纵稳定性进行了分析.仿真结果在验证了模型的有效性的同时,还证明了汽车在驱动工况下转弯能够明显增大其自身的不足转向趋势.     

基于总成特性的转向系统模型开发

建立了一个基于转向系统总成特性的实时动力学模型,由于该模型基于阿克曼转向机构的角位移传递比、扭矩传递比、机构柔性等特性,不需要过多的硬点位置参数,因此,适用于汽车预开发阶段的建模。模型中考虑了转向系统关键部件的动力学自由度,能够反映其瞬态变化过程。将其嵌入到14自由度整车模型的仿真代码中,进行某A级车操纵稳定性工况的仿真,并将仿真结果与场地试验数据进行对比,验证了模型的有效性。     

基于Vortex的6自由度平台洗出运动仿真

为了研究并联6自由度平台在车辆驾驶过程中的洗出运动,实现车辆动力学模型和6自由度运动平台模型的联合仿真,提出利用Vortex多体动力学软件对6自由度平台进行建模,复现车辆模型运动过程的仿真方法.平台液压油缸初始位姿采用解析法进行确定,在Matlab/Simulink中实现运动平台的洗出滤波算法和运动学反解算法,利用转弯和直线2种典型运动进行仿真验证.在给定路面上进行虚拟驾驶,Vortex车辆动力学模型解算结果使车辆产生相应的连续运动状态,相关动力学参数经过洗出滤波算法、平台运动学反解运算得到各油缸伸长量,驱动Vortex软件中建立的6自由度运动平台模型.结果表明,利用Vortex软件可以将车辆动力学模型和并联6自由度平台模型进行联合仿真,实现平台洗出运动的可视化.     

基于Vortex的6自由度平台洗出运动仿真

为了研究并联6自由度平台在车辆驾驶过程中的洗出运动,实现车辆动力学模型和6自由度运动平台模型的联合仿真,提出一种利用Vortex多体动力学软件对6自由度平台进行建模,复现车辆模型运动过程的仿真方法.平台液压油缸初始位姿采用解析法进行确定,在Matlab/Simulink中实现运动平台的洗出滤波算法和运动学反解算法,利用转弯和直线2种典型运动进行仿真验证.在给定路面上进行虚拟驾驶,Vortex车辆动力学模型解算结果使车辆产生相应的连续运动状态,相关动力学参数经过洗出滤波算法、平台运动学反解运算得到各油缸伸长量,驱动Vortex软件中建立的6自由度运动平台模型.结果表明,利用Vortex软件可以将车辆动力学模型和并联6自由度平台模型进行联合仿真,实现平台洗出运动的可视化.     

电动轮驱动汽车的最佳车轮滑移率实时识别

根据汽车轮胎与路面的附着特性及电动轮驱动系统的特点,提出了电动轮汽车驱动轮对应最大附着系数的滑移率实时识别方法。该方法利用包括车轮驱动转矩和转速在内的车轮动力学参数表达轮胎与路面之间的附着特性。通过计算其导数变化来检测车轮滑转状态,从而获得最大附着系数所对应的滑移率。通过仿真及实车试验对本文方法进行了验证,结果表明其可实时准确地判断车轮是否打滑,并输出最佳滑移率及最大附着系数。     

腱驱动假手手指运动及力分析

为优化多自由度假手的机械结构,降低其复杂性以及提高其可靠性,采用腱驱动方法实现假手单手 指的独立运动．腱驱动假手手指由驱动腱、钢丝轮、3个指节、3个关节及关节扭簧等构成,关节扭簧实现关节 的预紧和腱松弛后关节的回复运动．对弹簧刚度进行优化设计,实现腱驱动的手指各关节的顺序弯曲及手指 的大抓握．分析了手指抓取时各指节所受接触力与钢丝轮驱动力矩之间的关系．建立了手指的动力学模型, 得到手指的动力学方程．数值计算与仿真分析比较证明了理论计算的正确性,手指运动及抓握实验证明了该 种结构手指的可行性．腱驱动的假手手指具有零件少、结构简单、可靠性高等优点,为多自由度假手的研制提 供了有利条件     

四轮独立驱动电动汽车动力学控制系统仿真

论述了四轮独立驱动系统作为汽车驱动系统的优势及在电动汽车上应用的技术潜力。比较了ICEV动力学控制系统与EV动力学控制系统的区别,提出了四轮独立驱动电动汽车的新动力学控制方法。该方法利用前轮转向角和车速的前馈控制与基于质心侧偏角和横摆角速度的误差反馈控制相结合来控制车辆运动状态,并通过最优控制的方法确定了反馈系数。建立了整车数学模型,并利用MATLAB/Simulink软件生成系统的仿真模型,对所述控制系统进行了仿真研究。结果表明:前馈与反馈相结合的控制系统在各种路面条件下均可明显改善汽车的动力学性能。     

新型锻造操作机主运动机构控制系统设计(邀请论文)

基于运动链图拓扑图库,提出一种新型六自由度前后双提升驱动锻造操作机工作装置.该装置不仅可以控制夹钳提升的同步性,还能更好地适应偏载工况.基于虚功原理建立了该新型锻造操作机主运动机构的动力学模型,并结合液压缸系统模型,设计模糊PID控制器实现对锻造操作机夹钳末端的运动跟踪.对夹钳在竖直平面运动进行轨迹规划并确定运动过程中液压驱动各单元所需提供的驱动力.基于Matlab/Simulink平台搭建控制系统仿真模型,在给定负载情况下,分别对夹钳的竖直提升运动、水平运动以及俯仰运动进行仿真分析,得到系统单位阶跃响应与正弦响应跟踪曲线及误差曲线.研究结果表明:基于该新型锻造操作机,采用模糊PID控制器能够快速、精确地获得新机构的性能参数并高效地完成跟踪,使系统保持良好的稳态性能与动态特性.     

主动转向技术在汽车侧向稳定性控制中的应用

以汽车2自由度模型作为参考模型,利用主动转向技术建立了一种提高汽车侧向稳定性的控制方法。该方法采用主动转向技术来改变转向轮的转向角度,从而有效减少汽车的侧向力,来提高汽车的侧向稳定性能力。在8自由度汽车动力学模型的基础上,运用主动转向技术的控制策略进行了汽车的性能仿真分析。与未采用侧向稳定性控制系统的汽车动力学分析结果相比,该方法能够较好地提高汽车的侧向稳定性能力,增加汽车的主动安全性。     

摆动车身车辆越障过程模型及所需最小驱动力矩

为了研究具有摆动式车身车辆的越障性能,根据其结构特点建立了单侧车轮越障和两前轮同时越障过程的普遍动力学模型,通过简化给出了2DOF铰接车在越障极限位置时的动力学模型。根据该模型能够计算出满足附着条件下各个驱动车轮的可行输出转矩。经进一步分析求出了越障所需的最小驱动力矩。并利用ADAMS对2DOF铰接车越障过程进行仿真,证明了所提方法的可靠性。     

Vehicle Dynamics Modeling and Simulation for ACC

A 7 degree-of-freedom (DOF) 4 wheels vehicle dynamics model based on Matlab-Simulink is established,and 7 DOF vehicle dynamics equations in the form of nonlinear state-space standards are given.The characters of the electronic throttle and the active braking system have been analyzed.And the electronic throttle model and the active braking system model are built according to the test results respectively.Off-line simulation results indicate that the model is suitable for the vehicle adaptive cruise control ...     

深度混合动力电动汽车牵引力控制方法

提出了基于深度混合动力电动汽车的牵引力分层控制方法。上层控制中提出了基于动态滑模的驱动轮目标驱动力矩制定策略;下层控制中提出了电机转矩单独控制策略、基于转矩动态协调的发动机电机协调控制策略以及工况识别逻辑。最后开发了仿真和硬件在环试验平台,结果表明,本文方法能够快速、准确、平稳地实现对打滑车轮的控制,改善了深度混合动力汽车的起步性能、加速性能以及稳定性能。     

基于理想转向传动比的汽车线控转向控制算法

以29自由度汽车动力学模型为基础,提出了保证汽车转向增益不变的理想传动比稳态控制策略,使线控转向汽车转向特性不受车速和方向盘转角变化的影响;提出了基于状态反馈的动态校正稳定性控制算法。仿真和驾驶模拟器实验表明,基于理想转向传动比的稳态控制策略保证了汽车转向增益不变,减轻了驾驶员的负担,适合于更多的驾驶人群;基于状态反馈的动态校正稳定性控制算法有效提高了汽车的稳定性。     

Investigation on hierarchical control for driving stability and safety of intelligent HEV during car-following and lane-change process

The longitudinal and lateral coordinated control for autonomous vehicles is fundamental to achieve safe and comfortable driving performance. Aiming at this for hybrid electric vehicles (HEV) during the car-following (CF) and lane-change (LC) process while accelerating, a hierarchical control strategy for vehicle stability control is proposed. This new approach is different from the conventional hierarchical control. On the basis of model predictive control (MPC) theory, a two-layer MPC controller is designed at the top level of the control structure. The upper layer is a linear time-varying MPC (LTV-MPC), while the lower layer is a hybrid MPC (HMPC). For the LTV-MPC controller, a control-oriented linear discrete model for HEV is established, which integrates the dynamic model with three degrees of freedom (DOF) and the car-following model. The lower-layer HMPC controller is designed on the basis of the analysis for HEV hybrid characteristics and the modelling for the mixed logic dynamic (MLD) model of the HEV powertrain. As for the bottom level, a control plant including the HEV powertrain model and the 7 DOF nonlinear dynamics of the vehicle body is established. In addition, the system stability is proven. A deep fusion of vehicle dynamics control and energy management is achieved. Compared with LC-ACC control and conventional ACC control, the simulation and the hardware-in-the-loop (HIL) test results under different driving scenarios show that the proposed hierarchical control strategy can effectively maintain lateral stability and safety under severe driving conditions. Additionally, the HEV powertrain output torque and the gear-shift point are coordinated and controlled by the HMPC controller.

     

车速和路面不平度特性对车路相互作用的影响

基于车路相互作用建立了简化的三自由度车辆模型,运用傅立叶叠加法计算了车辆动载荷的幅频特性与功率谱密度、加速度放大因子与加速度谱.利用所建模型研究了车速和路面不平度特性、车辆动载与乘客的舒适性的关系,为路面结构的动力响应分析提供了依据.     

基于系统效率最优的新型混合动力汽车控制策略

为了充分发挥混合动力汽车节省燃油和降低排放的控制效果,研究了一种基于行星齿轮机构的新型混合动力汽车动力传动系统方案.在对其驱动系统关键零部件性能实验与数值建模的基础上,综合考虑发动机、ISG电机和动力电池组以及传动系统效率,分析了系统相关典型工作模式下的纵向动力学方程,推导出系统效率模型,提出了基于系统效率最优的全工况整车控制策略,制定了整车的工作模式切换规则与换档控制策略.在MATLAB/Simulink环境下,建立了整车性能仿真模型,结果表明,采用该控制策略能使整车动力性与燃油经济性较传统车明显提高,最后通过台架试验对该方案进行了验证.     

铰接式车辆的模糊 PID 控制研究

铰接式车辆系统由于其较大的惯性矩和耦合性,横向稳定性比较差。本文应用了Mat-lab设计了模糊PID控制器,在3自由度的分析模型上对铰接式车辆的横摆稳定性进行控制和仿真。仿真结果说明,模糊PID控制方法对拖车稳定性控制能起较为理想的控制效果。     

Implementation of MPC-Based Trajectory Tracking Considering Different Fidelity Vehicle Models

In order to investigate how model fidelity in the formulation of model predictive control(MPC) algorithm affects the path tracking performance, a bicycle model and an 8 degrees of freedom(DOF) vehicle model, as well as a 14-DOF vehicle model were employed to implement the MPC-based path tracking controller considering the constraints of input limit and output admissibility by using a lower fidelity vehicle model to control a higher fidelity vehicle model. In the MPC controller, the nonlinear vehicle model was linearized and discretized for state prediction and vehicle heading angle, lateral position and longitudinal position were chosen as objectives in the cost function. The wheel step steering and sine wave steering responses between the developed vehicle models and the Carsim model were compared for validation before implementing the model predictive path tracking control. The simulation results of trajectory tracking considering an 8-shaped curved reference path were presented and compared when the prediction model and the plant were changed. The results show that the trajectory tracking errors are small and the tracking performances of the proposed controller considering different complexity vehicle models are good in the curved road environment. Additionally, the MPC-based controller formulated with a high-fidelity model performs better than that with a low-fidelity model in the trajectory tracking.