4WID电动车附着系数的实时估算算法与试验验证

为了研究四轮独立驱动(4 Wheels Independent Drive,4WID)电动车的驱动防滑系统,需要实时计算车轮附着系数。提出一种基于扩张状态观测器的估算方法,对4WID电动车的利用附着系数进行实时估计。首先对车辆的滑转状态进行动力学分析,将含有纵向力的项视为滑转系统的扩张状态,设计了二阶非线性扩张状态观测器。然后将轮毂电机转速信号和扭矩信号作为输入信号,实时估算车轮的纵向力,进而计算出车轮的利用附着系数。最后设计了4WID电动车四轮低附着系数路面实车打滑试验对该方法进行验证。结果表明:该方法能够实时估算出车轮的纵向力,计算出的利用附着系数与实际值相近。     

基于峰值附着系数曲面的路面辨识算法

基于Burckhardt轮胎-路面模型,同时考虑不同路面最佳滑移率的差异以及峰值附着系数的差异,提出了一种高效、精确的路面峰值附着系数辨识算法。根据该辨识算法对滑移率与路面利用附着系数进一步预先计算与处理,确定不同滑移率、路面利用附着系数与路面峰值附着系数之间满足的关系,并在三维空间中表现,最终建立了不同滑移率与路面利用附着系数下的路面峰值附着系数曲面。Simulink与Carsim联合仿真及HIL试验结果表明,基于峰值附着系数曲面的路面辨识算法能够较好地满足辨识算法实时计算量小与辨识精度高的要求,辨识单一路面和对接路面的峰值附着系数的平均误差均小于0.08,滞后时间均小于0.03 s。     

基于最优滑转率识别的电动轮车驱动防滑模糊控制研究

根据轮毂电机输出转矩可独立控制和易于测量的特点,提出了利用轮毂电机的转矩和角加速度来识别车轮最优滑移率的方法,并采用模糊控制的方法对各车轮滑转率进行控制以保证整车行驶稳定性。根据4轮轮毂电机独立驱动的高速电动轮试验车结构,在ADAMS中建立了其18自由度的整车动力学模型。通过Matlab与Adams的联合仿真,分析了采用该驱动防滑模糊控制方法时,车辆在低附着路面、高附着路面和对接路面上加速行驶时的行驶轨迹、各车轮滑转率和转矩分配,并与驱动防滑模型跟踪控制方法作对比,验证了该控制方法的有效性。     

采用UKF算法估计路面附着系数

为了能够迅速准确获取当前道路信息以提高汽车主动安全性能,提出一种实时跟踪路面附着系数变化的汽车状态估计方法.建立包含Pacejka 89轮胎模型的七自由度非线性汽车动力学模型,通过动力学模型估算出前后车轮垂直载荷,结合轮胎力学模型和UKF(Unscented卡尔曼滤波)算法对轮胎纵向力和滑移率进行估计,进而得到不同附着系数路面条件下的Slip-slope(ρ-S曲线斜率),建立了几种典型路面附着系数与Slip-slope之间的映射关系.应用ADAMS/Car中的路面编辑器构造具有不同附着系数的路面测试环境,验证了提出的方法对突变附着系数估计的可靠性和有效性,表明Slip-slope理论在ADAMS/Car的虚拟试验中同样可以再现.     

复杂工况下基于最佳滑移率的汽车牵引力控制算法

为了提高车辆在复杂路面下的起步加速驱动能力和稳定性,提出了基于最佳滑移率的牵引力控制策略。根据当前路况下的滑转率和附着系数采用可变遗忘因子最小二乘法求出最佳滑转率。系统通过发动机转矩调节和主动制动调节两种方式协调控制,将车轮的滑转率保持在最佳滑转率附近,从而提高车辆加速性能和稳定性。在Matlab/Simulink下的仿真结果及实车冬季场地试验表明了该系统的有效性和工程应用价值。     

电动轮汽车复合再生制动系统防抱协调控制

为了提高电动轮汽车在紧急制动过程中的稳定性,提出了一种基于实时计算车轮滑移率的再生制动与液压制动协调控制防抱死策略。基于重新构型的液压制动系统,根据轮速和车速计算汽车瞬时纵向滑移率,并以其为控制目标,设定一套滑移率门限值,通过降低电机转矩来实现制动防抱死控制。在AMESim软件中建立相应的15自由度整车模型,在Simulink中建立防抱死控制策略模型,并在低、中、高3种不同附着路面上进行仿真,结果表明,本文制定的控制策略能够在满足汽车在高效回收制动能量的同时防止车轮抱死,保证了车辆的制动稳定性。     

四轮驱动车辆路面附着系数实时估计

针对目前无法直接测得车辆路面附着系数的问题,通过设计扩张状态观测器及利用递推最小二乘法来实时估计该值。建立7自由度车辆模型,给出车轮受力平衡方程,设计二阶非线性扩张状态观测器。根据轮胎驱动转矩及车轮转速估计当前利用附着系数,并对观测器进行仿真。结果表明,观测器能够有效观测利用附着系数。在已观测出的利用附着系数的基础上,推导了利用附着系数与峰值附着系数间的递推公式,利用递推最小二乘法设计峰值附着系数估计器,并在Matlab／Simulink中进行仿真。结果表明,估计器可以较为快速有效地实现峰值附着系数识别,较为准确地实时估计附着系数。     

轮胎-路面侧向附着动力学数学模型

轮胎-路面侧向附着动力学数学模型用来描述侧向附着系数与车轮滑动率的关系.通过把侧向附着系数表述为车轮滑动率的函数及全面考虑各种基本参数,如路面状况、车速、侧偏角、法向载荷、车轮外倾角和车轮滑动率等对侧向附着系数的影响,对 Pacejka 的模型进行了根本的变革.从而能使它们适用于轿车各种制动工况的研究.和前人有关的数学模型相比较,新模型具有实际应用意义.     

基于路面识别的汽车驱动力模糊滑模控制

为适应路面附着条件的变化对车辆驱动力控制系统的要求,设计了基于纵滑侧偏组合刷子轮胎模型的路面识别算法,采用卡尔曼滤波方式估算轮胎与路面间的附着力,应用最小二乘法估算路面附着系数,进而确定当前路面对应的最佳车轮滑转率;在此基础上,设计了基于路面自适应的驱动力模糊滑模控制算法,并在Matlab/Simulink与CarSim联合仿真环境下进行了仿真验证。结果表明,本文算法能快速准确地识别路面变化,并根据路面附着情况有效调节车轮滑转率,改善车辆驱动性能。     

基于路面状态识别的装载机四轮驱动防滑控制

研究了铰接式四轮驱动装载机防滑控制方法,通过路面状态识别方法和控制算法,利用限滑差速器实现驱动防滑。以车轮角加速度作为路面状态识别系统的判别参数,在车辆行驶过程中对各车轮的附着路面进行实时识别,将识别出的当量路面下的最优滑转率作为驱动防滑系统的控制目标,通过模糊控制算法控制液压限滑差速器内液压油缸压力,实现装载机的驱动防滑控制。Matlab/Simulink仿真结果表明:该路面状态识别系统能够快速、准确地完成状态识别,同时对各车轮滑转状态进行实时判断并实现驱动防滑控制,从而避免车轮过度滑转,保证车辆获得最佳动力性能。     

基于目标控制器的四轮驱动汽车沙地牵引力控制系统

针对车辆在实际沙地上行驶的特点,应用将PI控制与门限控制联合起来的控制方法设计了沙地牵引力控制油门控制系统。在某沙矿场的沙地上进行了基于目标控制器的汽车直线行驶牵引力控制实车道路试验。试验结果表明:采用PI控制和门限控制建立的油门控制系统能够消除驱动轮的过度滑转,防止驱动车轮在沙地上下陷,从而减小汽车行驶的推土阻力,提高汽车在沙地上的通过性和牵引性。     

基于横摆力矩控制的电动轮自卸车制动力分配策略

电动轮自卸车在左右附着系数不同的路面进行紧急制动时,会产生干扰横摆力矩,导致自卸车侧滑跑偏。为此,提出了一种基于横摆力矩控制的电动轮自卸车制动力分配策略,该策略采用参数模糊自整定PID控制器,根据横摆角速度偏差值分别调整制动时自卸车左轮和右轮的滑移率,自动分配左轮和右轮的制动力来直接实现横摆力矩控制。仿真分析结果表明:系统能够很好地实现电动轮自卸车制动力的合理分配;采用制动力分配策略后,最大侧滑距离从8.9 m减小为0.72 m。     

电动轮驱动汽车动力学仿真模型及试验验证

提出了电动轮驱动汽车的18自由度动力学模型,包括车体的6个运动自由度,4个车轮的转向、转动及垂向运动的12个自由度。该模型具有自由度较多,仿真参数易获取且精度较高的特点。利用所开发的电动轮驱动汽车进行了相关操纵稳定性试验,并将试验结果与相同工况下的仿真结果进行了对比,结果表明所建模型仿真结果与试验结果吻合良好,验证了模型的有效性。在此基础上,利用所建模型对汽车极限行驶工况时的动力学特性进行了仿真,仿真结果与实车运动特性相符。该模型为研究电动轮驱动汽车的动力学特性奠定了基础。     

四轮驱动汽车沙地牵引力控制方法仿真

建立了四轮驱动汽车驱动动力学模型,应用PI控制方法设计了油门控制系统。应用模糊控制方法建立了油门的模糊PI控制系统,给出了参数查询表。对室内沙槽的牵引力控制进行了模拟研究。结果表明:采用PI控制、模糊控制和模糊PI控制建立的油门控制系统可将驱动轮滑转率控制在最佳值附近,并能消除驱动轮过度滑转现象。     

衰减转向盘冲击力矩的电动助力转向控制

针对汽车经过凸块或不平路面时导致转向盘上产生过大冲击力矩给驾驶员带来不适感的问题,通过建立电动助力转向动力学模型估计折算到转向小齿轮上的路面冲击力矩,最终确定出路面冲击补偿电流,用以衰减由路面冲击而产生的转向盘冲击力矩。实车试验结果表明,本文方法能够在不增加电动助力转向系统元件的基础上,有效衰减转向盘冲击力矩,有较好的实际应用价值。     

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。     

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。     

四轮驱动混合动力电动汽车牵引力控制仿真

设计了四轮驱动混合动力电动汽车的构型,并根据其驱动特性制定了牵引力控制方式和协调控制策略,最后运用Matlab/Simulink对附着系数左右分离的特殊路面进行起步与全负荷加速仿真。仿真结果表明,四轮驱动混合动力电动汽车在牵引力控制系统作用下,其驱动性能得到明显的改善,且各控制器亦能根据不同路面和行车工况进行适当调节,保证了四轮驱动混合动力电动汽车的起步加速性、通过性和车身稳定性。     

Adhesion coefficient of automobile tire and road surface

The adhesion coefficient of automobile tire and road surface was analyzed and the formula about it was derived.Some suggestions about highway construction,driving safety of the drivers and the judgment of the traffic accidents were presented.The results show that the adhesion coefficient is a function with the extreme value.If there is atmospheric pressure in the tire,the load of the vehicle and the degree of the coarse on the road surface is not selected properly,it will reach the least and affect the safety of the running automobile.     

基于联合控制的汽车驱动防滑系统

为提高前轮驱动车辆在低附着或对开路面上的加速性能,设计了基于节气门与制动干预联合控制的驱动防滑系统.车速较低时选择前后轮速差作为ASR控制量,车速稍高时选择驱动轮滑转率作为ASR控制量.应用扭矩传感器测试了低附着路面的最佳滑转率,设计了基于车轮滑转程度的ASR工况识别方法,开发了针对低附着和对开路面的节气门与制动干预联合控制逻辑,进行了基于捷达GTX轿车的实车试验.试验结果表明,该系统控制逻辑合理,能够对工况做出准确识别,车速较低时将前后轮速差控制在7km/h内,车速稍高时将驱动轮滑转率控制在20%附近,提高了车辆的加速性能.