分布驱动电动汽车电液复合制动最优滑模ABS控制

紧急制动过程中分布驱动电动汽车往往会先计算出车轮总需求制动力矩,再二次分配再生-摩擦制动力矩,这样增加了控制复杂性且可能无法充分发挥电机制动能量回收潜力。为了协同提升防抱死控制和制动能量回收效果,设计了一种最优滑模ABS控制系统,将获得最大回馈功率的再生制动力矩作为“干扰向量”的元素之一,制动器摩擦制动力矩作为“控制向量”唯一组成元素,充分发挥最优滑模控制算法可以通过趋近率解补偿干扰向量对控制系统所产生影响的控制特性,在保证制动能量回收效果的前提下省略了制动力矩二次分配过程。仿真结果表明:相比于一般滑模算法控制下进行制动力矩二次分配的ABS控制策略,所提出的最优滑模ABS控制策略能获得更加优越的防抱死控制效果。     

电动车辆ABS的改进线性二次型最优控制

为充分利用轮毂电机控制精确和响应迅速的优势,提高电动车辆制动防抱死控制的稳定性,提出一种用于轮毂电机电动车辆制动防抱死系统(ABS)协调控制的改进线性二次型最优控制方法.建立电动车辆纵向动力学模型;结合复合制动系统的协调控制策略,分析现有线性二次型最优控制算法无法用于防抱死控制器设计的原因,提出一种通过构造虚拟阻尼量以及无穷小量来建立黎卡提方程的改进型线性二次型最优控制算法,并据此设计了防抱死控制器.在高附着路面、中附着路面和低附着路面3种不同行驶工况,对分别安装有改进线性二次型最优防抱死控制器和滑模防抱死控制器的电动车辆的紧急制动性能进行了仿真分析.结果表明:在不同附着系数路面行驶工况下,改进线性二次型最优控制算法能够有效提高电动汽车防抱死控制系统的控制精度和响应速度.     

面向全制动工况的液压制动双环预测控制策略

为了提高车辆在全制动(非紧急制动/紧急制动)工况下的适应性,提出了一种用于液压制动系统的双环预测控制策略。该控制系统由第一预测控制环、前/后轴制动力分配单元和第二预测控制环3个部分组成。第一预测控制环将部分状态变量进行满足最小相位系统的微分变形,并在性能评价指标中引入包含控制项的无穷小量以满足最优控制的设计条件,解决了现有制动力求取方法在考虑时变车辆空气阻力和滚动阻力的情况下,无法准确预测基于驾驶员制动意图的理想地面制动力的难题。前/后轴制动力分配单元兼顾考虑识别路面附着条件和前、后轮垂向载荷转移的影响,进行了前/后轴理想制动力分配。第二预测控制环以获取理想滑移率为控制目标,采用全信息最优滑模控制算法求取全制动工况下各车轴的理想制动力矩。基于Matlab/Simulink软件通过数值动态仿真验证了双环预测控制策略在不同制动工况下的工作效果。结果表明:本文液压制动双环预测控制策略在非紧急制动时能够准确跟踪目标制动减速度,在紧急制动时可以实现防抱死控制以获得最大减速度,因而具有良好的全制动工况适应性。     

轮毂电机电动汽车的变压充电再生制动控制

为提升再生制动系统能量回收效率以及平衡动力电池包中单体动力电池的性能差异,提出一种基于BMS的轮毂电机变压充电结构,并对变压充电再生制动控制方法进行深入研究。介绍基于BMS的轮毂电机变压充电结构组成方式以及变压充电再生制动控制方法的工作原理;在建立轮毂电机变压充电理论模型的基础上,探索轮毂电机电动汽车的变压充电再生制动控制规律;采用最小二乘法设计充电电压求取控制算法,并通过台架试验验证充电电压求取公式的拟合精度;通过Matlab/Simulink仿真,模拟在不同制动工况下采用再生-液压复合制动系统进行防抱死控制的仿真过程。结果表明,变压充电再生制动控制方法能够精确实施轮毂电机的再生制动行为。     

衬套弹簧式二级减振主动悬架及其半车非线性LQG控制器设计

针对作动器较大等效惯性质量放大需求控制力,阻碍旋转电机式主动悬架性能改善问题,提出了一种衬套弹簧式主动悬架二级减振结构方案。根据多工况实测力学特性,提出包含“反S型”刚度及“准饱和”阻尼特性的衬套弹簧力学模型,并据此建立了衬套弹簧式二级减振主动悬架半车非线性动力学模型;在增加衬套弹簧虚拟阻尼项保证系统稳定的基础上,对刚度的高次非线性项、“准饱和”阻尼非线性项进行前馈反馈线性化,设计出非线性LQG(linear-quadratic-Gaussian)控制器;为获得最优的悬架工作效果,对衬套弹簧虚拟阻尼进行了优化。结果表明,除能获得与传统理想主动悬架非常接近的悬架综合性能外,衬套弹簧式二级减振主动悬架还具有较好的变行驶工况鲁棒性。     

转矩扰动激励下盘式制动器非线性振动分析

基于汽车盘式制动器单自由度模型研究转矩扰动对其非线性振动的影响。依据Stribeck模型分析盘式制动器的振动模式和不同模式下的平衡点及稳定性。在未受转矩扰动激励下,制动器可能表现为滑动、滑-擦边、粘-滑-擦边等多种振动形式,且粘滞擦边振动会引起小幅振荡行为。周期性的转矩扰动可将原本的振动分为两部分,且在最值处出现转换。转矩扰动会影响粘滞运动和滑动运动的过渡边界,导致振动行为更加复杂。转矩扰动频率的改变同样可导致制动器出现滑动和粘-滑运动等。无论是否受到激励,随着制动压力的增加,制动器的振幅都将逐渐增加;在相同制动压力下,当制动器受到转矩激励时,振动幅值大于未受激励情况。研究可为揭示转矩扰动对制动器振动的影响机理提供参考。