检索结果-内蒙古大学图书馆

同济大学学报（自然科学版） 2023年第6期51卷 954-962页

作者：胡建军肖凤林志强黄健邓承浩重庆大学机械与运载工程学院重庆400044 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044 长安新能源汽车科技有限公司重庆400023

为了避免车辆发生横向失稳的风险,根据四轮独立驱动电动汽车四轮驱动/制动力矩独立可控的特点,提出了一种具有上层控制器和下层控制器两层结构的模糊滑模直接横摆力矩控制策略。上层控制器采用模糊滑模控制器计算车辆总的需求横摆力矩,... 详细信息

为了避免车辆发生横向失稳的风险,根据四轮独立驱动电动汽车四轮驱动/制动力矩独立可控的特点,提出了一种具有上层控制器和下层控制器两层结构的模糊滑模直接横摆力矩控制策略。上层控制器采用模糊滑模控制器计算车辆总的需求横摆力矩,并对4个车轮纵向力进行分配。下层控制器将轮胎纵向力转化为对轮胎滑动率的控制,并通过控制4个车轮的力矩使轮胎纵向力得到实现。仿真结果表明,该模糊滑模直接横摆力矩控制策略在不同的附着路面条件下都能保证车辆的横向稳定性,并能削弱传统滑模控制器造成的系统抖振。

关键词：四轮独立驱动电动汽车横摆稳定性直接横摆力矩控制模糊控制

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基于UIO/双KF的4WID-EV驱动轮纵向力估计

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汽车工程 2016年第9期38卷 1095-1100页

作者：徐兴陈特陈龙蒋侃江苏大学汽车与交通工程学院镇江212013 江苏大学汽车工程研究院镇江212013

四轮独立驱动电动汽车(4WID-EV)能独立实现4个轮胎纵向力的控制与分配,实时保证电动汽车的最佳运行状态。基于单个驱动轮的动力学和轮毂电机特性建立了驱动轮模型,采用电流、电压、转速等常用参数设计轮胎纵向力估计模型。考虑系统结构... 详细信息

四轮独立驱动电动汽车(4WID-EV)能独立实现4个轮胎纵向力的控制与分配,实时保证电动汽车的最佳运行状态。基于单个驱动轮的动力学和轮毂电机特性建立了驱动轮模型,采用电流、电压、转速等常用参数设计轮胎纵向力估计模型。考虑系统结构参数的不确定性和传感器噪声干扰,将驱动轮纵向力估计与干扰分离,基于卡尔曼滤波算法,设计了驱动轮纵向力-未知输入观测器。仿真和台架道路模拟试验结果表明,设计的观测系统能实时估计驱动轮纵向力,且具有较高的估计精度和抗干扰性,能满足四轮独立驱动电动汽车动力学控制要求。

关键词：四轮独立驱动电动汽车轮胎纵向力估计未知输入观测器卡尔曼滤波器

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基于主动前轮转向与直接横摆力矩控制的自适应巡航控制

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重庆大学学报 2024年

作者：叶子墨姚初阳傅春耘重庆大学机械与运载工程学院

针对四轮独立驱动电动汽车（four wheel independent drive electric vehicle， 4WIDEV）的构型，开发了一种融合主动前轮转向（active front steering， AFS）与直接横摆力矩控制（direct yaw-moment control， DYC）的自适应巡航控制... 详细信息

针对四轮独立驱动电动汽车（four wheel independent drive electric vehicle， 4WIDEV）的构型，开发了一种融合主动前轮转向（active front steering， AFS）与直接横摆力矩控制（direct yaw-moment control， DYC）的自适应巡航控制系统。该系统基于双层控制架构，上层控制器采用模型预测控制（model predictive control， MPC）策略，精确追踪车辆的期望纵向力和附加横摆力矩；下层控制器则利用AFS和DYC的控制冗余性，优化计算前轮的附加转角和四轮的转矩分配，以提升车辆的稳定性和经济性。仿真结果显示，相较于传统的平均转矩分配策略，本集成控制策略在确保车辆稳定性的同时，能够实现最高13.02%的能源节能效果。此项研究成果为提升四轮独立驱动电动汽车的综合性能提供了新的思路。

关键词：自适应巡航控制主动前轮转向直接横摆力矩控制四轮独立驱动电动汽车模型预测控制

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车用多轮毂电机系统高精度协同控制策略研究

车用多轮毂电机系统高精度协同控制策略研究

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作者：戴宇辰武汉理工大学

学位级别：博士

作为电动汽车领域的分支之一,多轮独立驱动电动汽车在车辆操控性、驱动能力、动力传输效率、整车轻量化等方面具有显著优势。相比于集中驱动式车辆,多轮独立驱动电动汽车各轮具有独立的动力来源,从而为满足一些特殊的驾驶需求提供了可... 详细信息

作为电动汽车领域的分支之一,多轮独立驱动电动汽车在车辆操控性、驱动能力、动力传输效率、整车轻量化等方面具有显著优势。相比于集中驱动式车辆,多轮独立驱动电动汽车各轮具有独立的动力来源,从而为满足一些特殊的驾驶需求提供了可能性。多轮独立驱动电动汽车的高自由度也对车辆控制器的控制性能提出了更高的要求。在多轮独立驱动电动汽车中,由于各车轮之间并不存在机械耦合,因此车辆在重心偏移、负荷变化、路况变化、部分电机故障等场景下各轮的同步和协同状态更容易受到破坏,从而导致车轮打滑和车身失稳,进而影响车辆行驶安全。围绕以上问题,本文以轮毂电机驱动的四轮独立驱动电动汽车(Four-Wheel Independent-Drive Electric Vehicle,4WID-EV)作为研究对象,并从多轮毂电机高精度协同控制角度出发,主要开展了以下研究工作: (1)针对4WID-EV中轮毂永磁同步电机(Permanent Magnetic Synchronous Machine,PMSM)的转速跟踪性能,从提升轮毂PMSM的暂态响应速度与抗干扰性能出发,提出了一种高精度转速跟踪控制策略。首先,考虑到轮毂PMSM动力学模型具有不精确性,采用模糊逻辑系统逼近模型的非线性部分,进而降低了控制器性能对模型精度的依赖;其次,为了实现暂态过程中对误差偏移量的控制,将期望的系统瞬态性能转化为性能函数,在控制器设计中融合了预设性能误差约束思想;同时,为了补偿未知转矩与扰动对控制器精度的影响,基于SuperTwisting算法设计了有限时间扰动观测器。通过与现有控制策略的对比,验证了提出的控制策略有效地提高了轮毂PMSM的抗干扰性能与转速跟踪精度。 (2)针对4WID-EV中各轮毂PMSM在暂态过程中的转速同步性能,提出了一种多轮毂PMSM驱动系统高精度转速同步控制策略。首先,依据AckermannJeantand转向模型实现了各轮转速合理分配;其次,基于有向图理论在轮毂PMSM之间构建了有向通讯网络,提出基于多智能体控制技术实现轮毂PMSM之间的同步控制,同时设计了固定时间扰动观测器,实现了对未知集总扰动的快速估计与补偿;提出了一种采用性能函数约束同步误差的方法来保证各轮之间的高精度同步性能,并充分利用固定时间控制方法的快速收敛性质,进一步提高了暂态过程中各电机同步误差的收敛速度。提出的控制策略从扰动快速补偿与误差快速收敛出发,实现了暂态过程中电机转速的高精度同步控制。 (3)针对多轮毂PMSM驱动系统在部分电机故障下的同步控制问题,设计了一种高精度协同故障诊断方法,并实现了故障下多轮毂PMSM的同步控制。设计的故障诊断方法基于卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN),并考虑了轮毂PMSM转速与负载转矩的任意性,设计了一种自适应因子满足了故障诊断方法对各种工况兼容性要求;此外,充分利用了在各轮毂PMSM之间建立的通讯网络,在提出的两种综合评价准则的基础上实现了协同故障诊断,在不增加各CNN学习负担的情况下,进一步提高了故障诊断的精确度;基于故障的估计值,设计了带有故障信息的同步控制律,并验证了控制律的有效性。 (4)针对4WID-EV在转矩模式下的车身稳定问题,基于直接横摆力矩控制方法,设计了一种多轮毂PMSM驱动系统高精度转矩协同控制策略。首先,考虑到4WID-EV特殊的动力学特性,构造了结合多种自由度的综合车辆模型,并根据不同的模型提出了分层控制结构。在上层控制器的设计中,以车辆横摆率与侧滑角对参考模型的跟踪为控制目标,基于分数阶滑模设计了高精度快速跟踪控制器,同时尽可能避免了引入额外力矩所带来的车身抖振问题;在下层控制器中,依据上层控制器输出合理分配了各轮驱动转矩,通过各轮之间转矩精确协同为车辆引入合理的附加横摆力矩,从而实现上层控制器的高精度控制要求。为了尽可能模拟真实的系统,本文基于FPGA+dSPACE架构分别搭建了轮毂PMSM驱动系统的硬件在环平台和4WID-EV车身系统硬件在环平台,用于本文提出控制策略的性能验证。通过与不同方法的对比,验证了本文提出控制策略的有效性和先进性。

关键词：四轮独立驱动电动汽车多电机驱动系统多电机同步控制电机故障诊断车身稳定控制

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基于阿卡曼模型的小型轿车电子差速控制策略研究

基于阿卡曼模型的小型轿车电子差速控制策略研究

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作者：张华芳内蒙古工业大学

学位级别：硕士

电子差速器(EDS)是一种能够控制电动汽车(EV)车轮速度差的电子装置,其控制策略原理在于通过对车轮转速差的控制来进行车轮驱动力的分配。为了实现驱动力精准分配,需要有一个能够准确检测车速并对其进行实时修正的控制器。EDS(Electronic... 详细信息

电子差速器(EDS)是一种能够控制电动汽车(EV)车轮速度差的电子装置,其控制策略原理在于通过对车轮转速差的控制来进行车轮驱动力的分配。为了实现驱动力精准分配,需要有一个能够准确检测车速并对其进行实时修正的控制器。EDS(Electronic Differential System,电子差速锁)由电子控制单元(ECU)对车轮转速进行监控,当检测到两轮转速不同时,ECU对车轮驱动力分布进行调节,具体表现为提高低速车轮驱动力、降低高速车轮驱动力以降低车辆涨紧跑偏,保证行车可靠性与安全性。鉴于此,文章将对电子差速器的控制策略原理进行说明,同时结合汽车工程中常用到的一些控制算法对电动汽车电子差速控制策略进行仿真研究。为了研究汽车主要性能,首先建立了非线性7-DOFs(Degree of Freedom,DOF)车辆动力学模型,搭建永磁无刷直流电机模型,基于Carsim软件与Matlab/Simulink软件,建立四轮独立驱动电动汽车联合仿真模型,为后期电子差速控制策略的设计、分析与验证奠定车辆模型理论基础。其次,采用改进的PSO优化EKF算法,对不宜直接测量的关键车辆状态参数如质心侧偏角、横摆角速度进行估计,利于后期电子差速控制策略的实时反馈调节。然后基于阿卡曼转向模型进行电子差速控制策略设计,上层以横摆角速度和质心侧偏角误差最小设计滑模面,以维持车辆稳定性。下层按照各车轮载荷情况进行驱动力矩分配,并对轮速进行跟踪控制,逻辑门电路控制滑移率进行辅助调节。最后进行电子差速控制策略的小型四轮独立驱动电动车实验平台搭建,验证了上述控制策略的正确性,证明了四轮独立驱动电动汽车电子差速控制的可行性和有效性。

关键词：四轮独立驱动电动汽车电子差速控制轮毂电机

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人机协同下电动汽车的车道保持及稳定性控制研究

人机协同下电动汽车的车道保持及稳定性控制研究

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作者：左思长安大学

学位级别：硕士

电动汽车的车道保持系统对于提升交通安全具有重要意义。但是目前自动驾驶技术还未完全成熟,完全自主的车道保持系统还不能够适应复杂的交通环境。驾驶员和辅助控制系统对车辆的协同控制以及电动汽车的车道保持稳定性控制是汽车智能化... 详细信息

电动汽车的车道保持系统对于提升交通安全具有重要意义。但是目前自动驾驶技术还未完全成熟,完全自主的车道保持系统还不能够适应复杂的交通环境。驾驶员和辅助控制系统对车辆的协同控制以及电动汽车的车道保持稳定性控制是汽车智能化和电动化领域的研究热点。本文以四轮独立驱动电动汽车为研究对象,对人机协同下电动汽车的车道保持与稳定性控制策略展开研究。基于CarSim建立了电动汽车的车辆模型。在Matlab/Simulink中搭建了道夫(Dugoff)轮胎模型、电机模型和PID速度控制器。在CarSim中设置仿真工况,验证了车辆模型的准确性。针对连续型人机共驾的协同驾驶方式下驾驶员和辅助控制系统始终处于控制环中,导致驾驶员在换道过程中需持续克服辅助控制系统施加的转矩而引发人机冲突问题,提出了一种考虑驾驶员换道意图的车道保持辅助控制系统,实现车辆控制权限在人机之间切换,避免驾驶员在换道过程中发生人机冲突。基于驾驶员换道意图识别建立了TLC决策模型。根据驾驶员反应时间和车辆稳定性要求动态选取TLC的阈值,使决策机制能够自动调节车道偏离预警和主动转向干预的触发时刻,避免辅助控制系统过早干预对驾驶员造成干扰。同时,基于单点预瞄方法建立了车道保持偏差模型作为车-路的环境感知环节。利用CarSim-Simulink联合仿真,验证了车道保持决策的有效性。在电动汽车的车道保持控制中,提出了一种车道线跟踪和稳定性控制相结合的控制算法。在稳定性控制中,针对车辆稳定性参数质心侧偏角β和路面附着系数μ不易测量的问题,基于EKF设计了车辆行驶状态参数观测器。在此基础上,设计了具有两层控制结构的车道保持控制系统。系统上层为车道线跟踪层,基于模型预测控制(MPC)理论设计了车道保持与稳定性控制系统,输出转向角和横摆力矩。系统下层为转矩分配层,基于轮胎附着椭圆对电机转矩进行最优分配,产生横摆力矩。最后搭建CarSim-Simulink联合仿真平台,以直线道路和弯道为例进行车道保持与稳定性控制系统的有效性仿真。在仿真试验中,车辆与道路中心线之间的横向位移偏差在直行车道上保持在±0.002 m且在弯道上保持在±0.2 m的可接受范围内。并且能准确跟踪期望横摆角速度,同时还能有效控制β在1°以内。仿真结果表明,本文建立的车道保持控制系统的车道线跟踪性能好,同时能够满足车辆在低路面附着系数道路上行驶时的稳定性要求。

关键词：四轮独立驱动电动汽车人机协同车道保持稳定性控制参数估计

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基于输出反馈的智能汽车轨迹跟踪鲁棒控制算法研究

基于输出反馈的智能汽车轨迹跟踪鲁棒控制算法研究

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作者：周鹏武汉理工大学

学位级别：硕士

智能化、电动化作为汽车的发展趋势,受到国内外研究学者、政府机构的广泛关注。轨迹跟踪作为智能汽车控制层的主要任务,直接影响汽车行驶的安全性、舒适性,是当前车辆控制领域关注的重点。为了适应行业发展的需求,本文以四轮独立驱动电... 详细信息

智能化、电动化作为汽车的发展趋势,受到国内外研究学者、政府机构的广泛关注。轨迹跟踪作为智能汽车控制层的主要任务,直接影响汽车行驶的安全性、舒适性,是当前车辆控制领域关注的重点。为了适应行业发展的需求,本文以四轮独立驱动电动汽车为研究对象,研究智能汽车轨迹跟踪控制器设计问题。本文将智能汽车轨迹跟踪任务分解为横向运动控制、纵向运动控制和转矩分配三个部分。在控制器设计时采用基于模型的鲁棒控制方法,因此首先建立了汽车动力学模型,并在CarSim中搭建仿真场景。对于汽车纵向运动控制,提出了前馈+PID反馈的控制方案。假设汽车在平直路面上行驶,汽车总质量不变、无环境干扰,设计了前馈控制器,再将汽车行驶过程中受到的环境干扰、转弯阻力以及总质量变化等因素看作干扰,设计PID反馈控制器来稳定跟踪偏差。为了求解出具有鲁棒性的PID控制器,通过理论推导将PID控制问题转换为了静态输出反馈（static output feedback,SOF）问题,在闭环系统的极点配置和H∞性能约束条件中引入坐标变换矩阵,得到了双线性矩阵不等式约束条件成立的线性矩阵不等式（linear matrix inequality,LMI）充分条件,结合锥补线性化和坐标变换矩阵优化方法开发了多目标PID控制器设计算法,并在此基础上设计了反馈控制器。为了降低轮胎侧偏刚度不确定、纵向车速连续变化、环境干扰对汽车横向运动的影响,提出了一种鲁棒增益规划PD控制方法。根据车速将预瞄模型分为两段,分别建立存在参数不确定性的三角形多面体线性参数变化系统（linear parameter varying,LPV）。在求解控制器参数时,将鲁棒增益规划PD控制器设计问题转化为SOF控制器设计问题,然后对含不确定参数的有界实引理和极点配置条件进行扩维,得到不含不确定参数的等价条件,引入坐标变换矩阵,得到上述等价条件成立的LMI充分条件。在求解初始坐标变换矩阵时,根据不确定参数的变化范围将LPV系统在多面体顶点处的子系统改写为新的矩阵多面体模型,采用NM-HS算法求解初始SOF控制器,进而求解初始坐标变换矩阵。最后,结合坐标变换矩阵优化方法,开发了多目标多变量增益规划PD控制器设计算法,并基于该算法求解了横向运动控制器。为了将横摆力矩和期望纵向转矩分配到各个车轮,以最小分配偏差和最大稳定裕度为目标,将转矩分配问题描述为二次规划问题,得到了转矩分配算法。最后在MATLAB/Simulink和CarSim联合仿真平台下验证了横纵向控制器在复杂工况下的控制效果。本文开发的多目标PID控制器设计算法和鲁棒增益规划PD控制器设计算法能够处理其他类似系统的PID/PD控制器设计问题,并且对多输入多输出PID/PD控制器设计问题同样有效。使用这两个算法设计的智能汽车轨迹跟踪控制器能准确跟踪参考轨迹,并且具有结构简单、鲁棒性能好的优点。

关键词：四轮独立驱动电动汽车轨迹跟踪 H_∞控制极点配置多面体LPV控制

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基于LPV增益调度技术的4WID电动汽车容错控制

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机械设计与制造工程 2018年第4期47卷 60-65页

作者：刘国海陈旭芳张多江苏大学电气信息工程学院江苏镇江212013

针对四轮独立驱动电动汽车驱动电机故障,提出了一种基于线性变参数(LPV)增益调度技术的容错控制方法,从而降低执行器故障对车辆运行的影响。首先将执行器左右两侧故障因子作为调度参数,基于LPV凸分解方法,将故障状况下的车辆模型转化为... 详细信息

针对四轮独立驱动电动汽车驱动电机故障,提出了一种基于线性变参数(LPV)增益调度技术的容错控制方法,从而降低执行器故障对车辆运行的影响。首先将执行器左右两侧故障因子作为调度参数,基于LPV凸分解方法,将故障状况下的车辆模型转化为具有凸多面体结构的LPV模型,并利用线性矩阵不等式技术对凸多面体各个顶点分别设计满足H∞性能和闭环极点配置的控制器;然后利用各顶点设计的反馈控制器综合得到最终LPV容错控制器;最终采用Car Sim与MATLAB/Simulink联合仿真的方式,验证了该方法的有效性。结果表明:LPV增益调度技术可以成功地应用于四轮独立驱动电动汽车的容错控制,在存在故障的情况下,仍能保持系统的稳定性和良好的动态性能。

关键词：四轮独立驱动电动汽车线性变参数 H∞控制极点配置线性矩阵不等式

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基于二阶滑模控制算法的分布式电驱动车辆容错控制

基于二阶滑模控制算法的分布式电驱动车辆容错控制

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2020中国汽车工程学会年会暨展览会

作者：郭烈郑晓妮蒋朝阳大连理工大学汽车工程学院北京理工大学车辆传动国防科技重点实验室

本文提出了一种容错控制策略用于解决四轮独立驱动电驱动车辆的电机失效问题。该策略分为两层:上层控制器利用时间最优二阶滑模算法求解期望的总纵向力和期望的横摆力矩;下层控制器利用最优分配算法,将力矩分配到健康车轮,实现容错控制... 详细信息

本文提出了一种容错控制策略用于解决四轮独立驱动电驱动车辆的电机失效问题。该策略分为两层:上层控制器利用时间最优二阶滑模算法求解期望的总纵向力和期望的横摆力矩;下层控制器利用最优分配算法,将力矩分配到健康车轮,实现容错控制。最后利用Matlab/Simulink与Carsim进行联合仿真,仿真结果表明:本文提出的容错控制策略能保证在发生驱动电机失效时,车辆仍具有良好的稳定与安全性能。

关键词：四轮独立驱动电动汽车二阶滑模控制算法容错控制稳定性

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基于二阶滑模控制算法的分布式电驱动车辆容错控制

基于二阶滑模控制算法的分布式电驱动车辆容错控制

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SAECCE2020中国汽车工程学会年会

作者：郭烈郑晓妮蒋朝阳大连理工大学汽车工程学院大连理工大学汽车工程学院北京理工大学车辆传动国防科技重点实验室北京理工大学车辆传动国防科技重点实验室

本文提出了一种容错控制策略用于解决四轮独立驱动电驱动车辆的电机失效问题。该策略分为两层：上层控制器利用时间最优二阶滑模算法求解期望的总纵向力和期望的横摆力矩;下层控制器利用最优分配算法，将力矩分配到健康车轮，实现容错... 详细信息

本文提出了一种容错控制策略用于解决四轮独立驱动电驱动车辆的电机失效问题。该策略分为两层：上层控制器利用时间最优二阶滑模算法求解期望的总纵向力和期望的横摆力矩;下层控制器利用最优分配算法，将力矩分配到健康车轮，实现容错控制。最后利用Matlab/Simulink 与Carsim 进行联合仿真，仿真结果表明：本文提出的容错控制策略能保证在发生驱动电机失效时，车辆仍具有良好的稳定与安全性能。

关键词：四轮独立驱动电动汽车二阶滑模控制算法容错控制稳定性

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