胎压载荷耦合效应下复合工况UniTire轮胎模型

胎压的变化会显著地影响轮胎力学特性,进而影响车辆的操纵稳定性,而当前关于胎压对复合工况轮胎力学特性影响的研究还较为匮乏。为描述不同胎压下的复合工况轮胎力学特性,建立考虑胎压影响的UniTire复合工况轮胎模型。通过试验观察和理论模型分析相结合的方法,揭示胎压和载荷耦合效应对轮胎侧纵向滑移刚度等关键力学特性的影响规律及其机理。进一步通过分析胎压载荷耦合影响下复合工况轮胎接地印迹内总切力方向的变化规律,完善总切力方向因子表达式,建立考虑胎压载荷耦合影响的复合工况轮胎模型。利用轮胎试验数据对模型进行广泛验证,结果表明所建立的UniTire复合工况模型能精确地描述大范围胎压和载荷变化下的轮胎力学特性。     

四轮驱动电动汽车转向行驶自适应预测控制

为改善四轮驱动电动汽车在转向行驶工况下因车速较快导致的横向稳定性下降问题,提出了一种基于模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)的自适应预测控制方法。在建立车辆三自由度模型、轮胎模型和驾驶员模型的基础上,通过结合模型预测控制和比例积分微分(Proportional Integral Derivative, PID)控制,设计了自适应预测控制器,以实现四轮驱动电动汽车横向稳定控制。通过CarSim软件与Simulink软件进行联合仿真,结果表明,与传统PID控制相比,自适应预测控制的侧向位移减小了7.9%,横摆角速度降低了37.5%,所提出的控制方法有效提高了期望路径的跟踪精度,改善了四轮驱动电动汽车在转向行驶过程中的横向稳定性。     

极限工况下车辆行驶的稳定性判据

极限工况下车辆行驶的稳定性判据是车辆稳定性控制系统的基础,决定了车辆稳定性控制系统介入的时机。选取横摆角速度法、侧向加速度法、独立转向梯度法、转向半径法四种基于线性2自由度车辆模型的稳定性判据。选取质心侧偏角-质心侧偏角速度相平面分析车辆行驶的稳定性,提出改进的五参数菱形法确定车辆状态稳定区域,以此作为基于非线性车辆模型的稳定性判据。以轮胎力法为基准判据,针对各判据介入的时效性,设计稳定性判据对比方法,在建立的CarsimMatlab/Simulink车辆联合仿真平台上,通过多种工况对各稳定性判据进行验证及对比。结果表明所建立的各判据对车辆行驶状态的判定效果存在显著差异,其中横摆角速度法、转向半径法和五参数菱形法的准确性较高,且之间存在互补性。     

四轮驱动电动汽车质心侧偏角与轮胎侧向力非线性鲁棒融合估计

针对四轮驱动电动汽车质心侧偏角和轮胎侧向力难以直接测量的问题,考虑系统未建模的动态特性、模型参数摄动、系统过程噪声及测量噪声等因素,提出了一种基于遗忘因子递归最小二乘法(FFRLS)与鲁棒容积卡尔曼滤波(RCKF)的联合估计方法。基于FFRLS法对整车质量进行实时估计,并将极大值背景下的估计误差最小化嵌入标准容积卡尔曼滤波(CKF)以实现RCKF,提出了联合估计算法的改进策略,有效提高了复杂工况下滤波对模型参数摄动以及未建模噪声的抗干扰能力,可以实现质心侧偏角与轮胎侧向力的精准估计。在CarSim/Simulink联合仿真环境下,采用不同工况验证了算法的准确性、鲁棒性和抗干扰性。在四轮驱动电动汽车实车平台上分析了算法的有效性。研究结果表明,所提方法比RCKF和CKF精度更高,解决了复合工况下四驱电动汽车质心侧偏角和轮胎侧向力的联合估计问题。     

基于积分滑模控制的分布式驱动电动汽车横向稳定性研究

为满足分布式驱动车辆在不同行驶工况下的良好操纵稳定性需求,基于横摆角速度控制分别设计了侧重于改善车辆操纵性和横向稳定性的2种横向动力学控制目标。首先,根据可拓控制器设计2种横向动力学控制目标的动态权重系数,且以质心侧偏角和路面附着系数为调整参量进行实时动态调整;然后,利用积分滑模控制器计算出所需的附加横摆力矩并将其合理分配到4个独立驱动车轮进行驱动控制;最后,通过硬件在环试验平台进行试验分析,结果表明该控制策略能够很好地提高车辆操纵性和横向稳定性。     

纯电动汽车机电复合制动的模型预测分配策略

为了提高纯电动汽车制动过程中的能量回收率和制动稳定性,提出了基于模型预测控制的制动力矩分配方法。建立了纯电动汽车机电复合制动系统关键部件模型和动力学模型。提出了适用于任何地面的改进Burckhardt轮胎模型,用于实时计算当前路面的最佳滑移率。以跟踪最佳滑移率和控制量增量最小为目标,使用模型预测控制完成了前后轮制动力矩的分配。设计了制动踏板对复合制动系统的控制方案和再生制动优先使用原则,完成了后轮复合制动力矩的分配,同时获得了良好的制动踏板感觉。经仿真验证,在初速为78km/h、路面附着系数为0.8的工况下,控制器与文献[11]模糊控制器相比,制动时间减少由2.95s减少为2.80s,制动能量回收率提高了20%,实现了研究目标。     

基于硬件在环仿真的复合电源能量管理研究

基于建立的电动汽车用复合电源系统的能量管理策略,采用硬件在环仿真试验的方法进行验证。针对插电式混合动力电动汽车在城市道路上的纯电动驱动模式工作特性,提出一种针对复合电源系统的基于规则的逻辑门限值的能量管理策略,并且搭建了硬件在环仿真试验台。基于北京城市典型工况的硬件在环仿真结果表明,所建立的复合电源能量管理系统能够有效地降低对动力电池的大电流冲击,提高整车的动力性和经济性,延长动力电池的使用寿命。为复合电源系统在实车上应用提供了理论和试验依据。     

双电机后驱车辆操纵稳定性分层混杂模型预测控制

为改善车辆在复杂工况下的操纵稳定性,解决低附着路面易失稳的问题,针对后驱双电机轮边驱动电动汽车提出一种结合直接横摆控制与主动转向控制的操纵稳定性控制策略。控制策略采用分层控制结构：上层控制器采用多输入多输出系统的模型预测控制,对目标附加横摆力矩与前轮主动转向角进行求解;下层转矩分配控制器采用混杂模型预测控制（hMPC）,将轮胎纵向力的非线性特征简化为分段的混杂系统,在分配驱动转矩时考虑车轮在不同工况下的滑转情况。搭建了基于dSPACE实时仿真系统的仿真平台,在高附着、低附着路面下进行半实物仿真试验。仿真结果表明,与二次规划（QP）转矩分配算法相比,高附着路面工况下平均相对误差减小了17.64%,方均根误差减小了42.86%,最大偏离误差相对减少了7.64%;低附着路面工况下可以有效防止车辆失稳,改善操纵稳定性。     

基于集成式电子液压制动系统的横摆稳定性控制策略研究

基于装配集成式电子液压制动系统（Integrated-electro-hydraulic brake system,I-EHB）的车辆进行横摆稳定性控制研究。设计了基于直接横摆力矩控制（Direct yaw moment control,DYC）的运动跟踪控制算法,采用线性二自由度车辆模型得到了参考横摆角速度值,与实际横摆角速度值进行比较通过比例积分（Proportional-integral,PI）控制算法计算出附加横摆力矩。将附加横摆力矩进行控制分配,通过单轮制动方式分配至作用车轮,再转换得到各个车轮的轮缸目标液压力值。利用基于轮缸压力均衡控制方法来跟踪目标轮缸压力,通过查表确定当前压力差下的目标增压速率,采用公式法在线性范围内近似拟合占空比随目标增压速率变化关系,以查表求出的目标增压速率作为输入来得到控制电磁阀的占空比。搭建了该系统的硬件在环测试平台,在高低附路面上验证了控制策略的有效性。     

考虑操纵稳定性的适时四驱扭矩分配策略

以某款全新开发的电控适时四驱SUV为研究对象,为同时发挥四轮驱动(4WD)与直接横摆力矩控制(DYC)的优势,建立适应于动力性及操纵稳定性的汽车动力学系统模型,提出基于轮胎最小滑移率同时保持横摆角速度跟随的适时四驱智能扭矩分配策略,采用PID算法计算出保持车辆最小滑移率及横摆角速度跟随所需的四驱控制器控制电流并加以控制。然后将该算法移植到单片机中进行低附试验,全油门加速工况、蛇形工况及定圆加速工况试验结果表明:制定的智能扭矩分配策略在迅速抑制车轮打滑的同时能有效提升车辆在低附路面的操纵稳定性,进一步提高了车辆的主动安全性,具有较强的工程实用性。     

四驱电动汽车液压再生制动力系统的研究

针对四驱电动汽车续航里程低、蓄电池充电时间长、使用寿命短等问题,对四驱电动汽车的再生制动系统进行了研究,提出了一种四驱电动汽车的液压再生制动系统方案,即在汽车的前后轴上加设离合器、泵/马达、蓄能器等元件,当汽车需要制动减速时,泵/马达以泵的形式工作,把高压油储存在蓄能器中;当汽车起步或加速时,泵/马达以马达的形式工作,把高压油从蓄能器中释放,输出驱动力。通过仿真得到汽车在不同驱动力下的加速性能。结果表明,将液压再生制动能量与电机的驱动力耦合后联合驱动电动汽车,增大了汽车的扭矩,在0～50 km/h起步阶段和50～80 km/h加速超车阶段,电机与马达联合驱动时比电机单独驱动所用时间分别缩短了1.05 s和0.3 s,减小了电池的放电深度。     

四轮驱动电动汽车动力系统研究

四轮驱动纯电动汽车将四轮驱动方式良好的车辆通过性和动力性与新能源汽车的环保性相结合,有利于提高新能源电动汽车的动力性和整车控制技术.本文从纯电动汽车动力系统的结构布置形式和转矩传递方式等方面入手,对四轮驱动纯电动汽车不同类型动力系统的结构形式、工作特性和研究热点等方面进行综述分析研究.研究结果表明,分布式四轮驱动系统在...     

分布式电驱动汽车稳定性控制策略设计与试验

研究分布式驱动电动汽车操纵稳定性控制问题。基于模型跟踪控制的思想,采用分层控制结构设计控制器。控制器包含参考模型、运动跟踪控制器、控制分配器、参数估计模块。采用带质心侧偏角约束的2自由度车辆模型作为参考模型,设计非线性滑模变结构运动跟踪控制器;针对过驱动系统引入控制分配理论,采用二次规划法设计控制分配器,利用有效集方法进行求解;设计相关动力学参量的估计模块。利用实车平台对稳定性策略进行实车验证,双移线试验与蛇形绕桩试验结果表明：滑模变结构控制器具有较好的收敛性,控制分配模块可以实现四轮纵向力的优化分配,车辆横摆角速度能够较好地跟踪参考横摆角速度。相比无控制车辆,提高平均通过车速,提高平均峰值横摆角速度响应,增加车辆在极限工况下的稳定性。     

四轮驱动混合动力汽车能量管理策略仿真

针对一种四轮驱动混合动力汽车,在分析其动力系统结构的基础上,进行了建模,控制策略开发及仿真分析.利用AVL CRUISE软件建立整车仿真模型并编译为S-function,然后在MATLAB/Simulink环境下搭建基于规则的逻辑门限值能量管理策略模型,用以控制混合动力系统的转矩分配,实现工作模式的合理选择,最后在不同的初始SOC条件下基于NEDC工况进行仿真计算.通过与原型传统车的综合油耗对比,验证了所设计控制策略的有效性.     

四轮驱动混合动力轿车经济性换挡规律研究

考虑电机和电池系统的影响,对四轮驱动混合动力汽车进行了经济性换挡规律的研究。通过计算瞬时输出功率下各动力源的等效燃油消耗,让车辆行驶在综合等效油耗率最低的挡位,从而实现了整车燃油经济性最优的目标。运用MATLAB建立整车模型,仿真分析了整车各种驱动模式下的经济性换挡规律,并通过实车试验验证了所提出的经济性换挡规律的有效性。     

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。     

独立驱动电动汽车神经网络PID稳定性控制

为提高独立驱动电动汽车在极限工况下的稳定性,提出了基于神经网络PID控制策略的直接横摆力矩决策算法,控制质心侧偏角和横摆角速度并进行转矩分配。基于2自由度车辆模型的线性化特征参数与实际车辆控制目标的偏差,引入动量优化项对神经网络权值进行在线更新,计算出跟踪理想质心侧偏角和横摆角速度所需的直接横摆力矩,通过车辆前后轴动态载荷估计,考虑驱动电机饱和输出力矩和路面限制条件的约束,对各驱动轮进行直接横摆力矩分配。将算法应用于CarSim/Simulink联合仿真模型进行工况仿真实验。结果表明,该方法能够保证车辆在中速情况下于光滑路面紧急转向和紧急移线换道操作稳定性,以及在路面湿滑情况下高速超车快速并线的稳定性。     

多轮独立电驱动车辆横摆稳定性滑模控制研究

以某型多轮独立电驱动车辆为研究对象,针对车辆稳定性问题,提出了基于横摆角速度和质心侧偏角联合控制的横摆力矩滑模控制方法.控制器采用分层控制结构,控制器上层基于滑模控制理论,首先分别独立控制质心侧偏角和横摆角速度,分别得出附加力矩目标值,而后加权求和得到附加横摆力矩目标值,其中加权函数能够动态反映车辆行驶状态;控制器下层...     

双电机分布式驱动汽车高速稳定性机电耦合控制

为了利用所设计的双电机防滑差速驱动系统来提高分布式驱动汽车的动力学性能,在前期同轴耦合驱动控制理论研究的基础上,开展该车的高速稳定性机电耦合控制研究。建立并验证包含所设计驱动系统在内的分布式驱动汽车的人-车系统14自由度空间动力学模型;以横摆角速度和质心侧偏角为状态变量,基于模糊规则设计动力学稳定性控制器;制定整车失稳的判定条件,辨识控制系统参数;利用施加机电耦合控制所产生的附加直接横摆力矩,实现极限工况下的整车高速稳定性控制。结果表明,采用机电耦合控制,除了可以实现两侧分布式驱动系统的动力耦合,起到增强车辆高速稳定性的作用,还能够协调两侧驱动系统的转矩输出,抑制驱动力矩波动,降低电机和控制器的工作强度。