分布式驱动车辆线控转向系统控制策略研究

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作者 刘竹星 陈庆樟 +2 位作者 王耀 张文俊 左希栋 《机械科学与技术》 北大核心 2025年第6期1072-1079,共8页

传统电动车改装分布式驱动(4WID)后,车辆非簧载质量增加,其转向阻尼和转向惯性增大,进而导致线控转向响应速度和精度变差。针对上述问题,以北汽EV150为例,介绍了一种线控转向控制器设计方案,并完成实车的改装和控制器的安装,旨在提高改... 传统电动车改装分布式驱动(4WID)后,车辆非簧载质量增加,其转向阻尼和转向惯性增大,进而导致线控转向响应速度和精度变差。针对上述问题,以北汽EV150为例,介绍了一种线控转向控制器设计方案,并完成实车的改装和控制器的安装,旨在提高改装车辆的转向响应速度和精度的基础上,为原车提供线控转向能力。车辆改装后采用双电机助力、双控制器协调控制。以助力矩与阻力矩的差值作为控制器输入,采用模糊自适应PID控制器计算补偿力矩,旨在控制附加电机输出补偿转矩以抵消增大的转向阻力。基于CARSIM和MATLAB进行联合仿真,并进行实车试验,对比研究了普通PID控制和自适应模糊PID控制的响应速度和精度。仿真和试验结果表明:控制器可满足4WID车辆转向需求,且相比普通PID控制下的单电机线控转向系统,基于模糊PID控制的双电机转向系统响应更快,精度更高。 展开更多

关键词 分布式驱动车辆(4WID) 线控转向 模糊PID控制 CARSIM联合仿真

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考虑动力迟滞的分布式驱动车辆平面运动控制

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作者 董家臣 高钦和 刘志浩 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期3842-3853,共12页

针对分布式驱动车辆平面运动横纵耦合特点及电驱动、轮胎响应延迟特性,提出一种考虑动力系统惯性迟滞、驱动与转向协同分配的安全行驶控制策略。将动力迟滞简化为轮胎力一阶惯性环节,与系统方程联立后建立升阶的车辆平面动力学模型;设... 针对分布式驱动车辆平面运动横纵耦合特点及电驱动、轮胎响应延迟特性,提出一种考虑动力系统惯性迟滞、驱动与转向协同分配的安全行驶控制策略。将动力迟滞简化为轮胎力一阶惯性环节,与系统方程联立后建立升阶的车辆平面动力学模型;设计了包含参考状态生成层、轨迹跟踪控制层和控制量最优分配层的分层协同控制算法。使用单轨模型将驾驶员操作指令转译为期望稳态速度;基于抗扰模型预测控制器(DRMPC)设计轨迹跟踪算法,引入集总扩张状态观测器(ESO)进行扰动观测与系统重构,使用模型预测控制器(MPC)生成期望广义纵向力、侧向力和横摆力矩;底层基于系统模型执行控制量分配,通过雅可比线性化将驱动力矩与主动转向角解耦,视为等效控制量参与分配,并以最小轮胎力利用率为目标设计面向行驶安全的驱动/转向协同最优分配算法。处理器在环(PIL)实验表明:动力系统惯性迟滞对车辆运动状态存在影响;与忽略迟滞效应的传统控制策略相比,设计的分层控制策略在双移线工况测试中展现出控制精度和响应速度上的优势,在匀加速正弦转向工况测试中,通过控制力的再分配完成了高精度的平面运动控制,轮胎力利用率仅为传统基于规则分配策略的38.2%。 展开更多

关键词 分布式驱动车辆 分层控制 模型预测控制 扩张状态观测器 控制量分配

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基于预测-模糊联合控制的分布式驱动车辆路径跟踪方法 被引量：2

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作者 王耀 陈庆樟 +2 位作者 高琳琳 张文俊 王尚 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第36期15100-15108,共9页

为研究分布式驱动车辆路径跟踪中的跟踪精度和稳定性的问题,提出了模型预测-模糊(MPC-Fuzzy)的联合控策略,缓解了单一模型预测控制下车辆跟踪精度与控制器计算压力间的冲突。采用模型预测控制设计了上层路径跟踪控制器,旨在利用模型预测... 为研究分布式驱动车辆路径跟踪中的跟踪精度和稳定性的问题,提出了模型预测-模糊(MPC-Fuzzy)的联合控策略,缓解了单一模型预测控制下车辆跟踪精度与控制器计算压力间的冲突。采用模型预测控制设计了上层路径跟踪控制器,旨在利用模型预测"滚动优化"的优点,在降低跟踪误差的同时,保证车辆的稳定性。下层采用模糊控制,将转向过度和转向不足量化为"方向偏差"和"位置偏差",利用四轮转矩独立控制的优点进一步优化转矩输出,旨在降低模型预测控制器对参考模型线性化后带来的跟踪误差。为验证控制策略的可靠性,基于Carsim、Simulink和Driving Scenario搭建联合仿真模型,将联合控制器和单运动学模型预测控制器进行对比研究。仿真结果表明:联合控制器可在完成对给定路径跟踪的基础上,减少转向不足和转向过度的发生,降低方向误差和位置误差。 展开更多

关键词 分布式驱动车辆 模型预测控制 横摆稳定性 路径跟踪 联合控制器 模糊控制

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分布式电驱动车辆的ACC协同控制 被引量：13

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作者 解来卿 罗禹贡 +1 位作者 李升波 李克强 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第6期652-658,665,共8页

针对智能分布式电驱动车辆在纵向跟车运动中实施多性能目标协同控制的必要性和实时性问题,在分析分布式电驱动车辆结构与纵向动力学特性基础上,提出一种基于模型预测控制理论的自适应巡航控制算法,并采用缩减优化问题规模的方法,缩短单... 针对智能分布式电驱动车辆在纵向跟车运动中实施多性能目标协同控制的必要性和实时性问题,在分析分布式电驱动车辆结构与纵向动力学特性基础上,提出一种基于模型预测控制理论的自适应巡航控制算法,并采用缩减优化问题规模的方法,缩短单步计算时间,提升在线优化求解的运算效率。为验证算法有效性,搭建仿真平台,进行了相关的仿真和硬件在环试验。仿真和试验结果表明,所提出的控制算法能实现该车安全和节能的协同优化,且满足了控制实时性要求。 展开更多

关键词 分布式电驱动车辆 模型预测控制 自适应巡航 运算效率

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分布式电动车辆驱动系统MFAC主动容错控制 被引量：7

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作者 胡云 江发潮 +1 位作者 陈锐 罗禹贡 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第9期983-989,1005,共8页

为解决分布式电驱动车辆驱动系统主动容错控制大多需要依赖于复杂、非线性车辆模型以及精确故障信息这一问题,提出了基于多输入多输出无模型自适应主动容错控制方法。该方法在控制系统设计时仅利用车辆系统的多个输入输出信息,在各个失... 为解决分布式电驱动车辆驱动系统主动容错控制大多需要依赖于复杂、非线性车辆模型以及精确故障信息这一问题,提出了基于多输入多输出无模型自适应主动容错控制方法。该方法在控制系统设计时仅利用车辆系统的多个输入输出信息,在各个失效工况下,通过驱动系统和转向系统的协同容错控制,保证车辆既能维持期望车速也不偏离既定轨迹行驶,并通过理论推导证明了控制器单调收敛性和有界输入输出。基于MATLAB/Simulink和CarSim的联合仿真对控制算法有效性进行了验证,典型工况下,整车纵向速度误差维持在3%以内,横向不失稳以及不跑偏,确保了行驶安全;在此基础上通过驾驶模拟器实验验证了控制算法的实时性。 展开更多

关键词 分布式电驱动车辆 容错控制 无模型自适应控制

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分布式电驱动车辆回馈制动控制策略研究 被引量：3

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作者 伍令飞 王丽芳 +1 位作者 苟晋芳 张俊智 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2016年第9期1-7,共7页

回馈制动能有效提高分布式电驱动车辆的能量效率。论文分析了分布式电驱动车辆回馈制动系统的结构、电机的性能及制动法规的约束条件,提出了基于非线性规划方法的最大能量回馈制动控制策略,并结合回馈制动系统的特性分析了制动力分配的... 回馈制动能有效提高分布式电驱动车辆的能量效率。论文分析了分布式电驱动车辆回馈制动系统的结构、电机的性能及制动法规的约束条件,提出了基于非线性规划方法的最大能量回馈制动控制策略,并结合回馈制动系统的特性分析了制动力分配的特点。通过仿真分析了典型制动过程及典型工况循环的制动能量回收效果,结果表明,与理想制动力分配策略相比,本文提出的回馈制动控制策略能获得更高的能量回收效率。 展开更多

关键词 回馈制动 分布式电驱动车辆 制动力分配 能量回收效率

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分布式电驱动车辆极限越野环境下高速避障与稳定性控制 被引量：12

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作者 刘聪 刘辉 +1 位作者 韩立金 陈科 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期2102-2113,共12页

为提高分布式电驱动车辆在极限越野环境下的高速避障能力和操纵稳定性,提出一种充分考虑车辆过弯姿态反馈的分层协调横向稳定性控制方法。上层控制器将多模型在线建模算法与非线性模型预测控制理论相结合,构建一种基于数据驱动多模型预... 为提高分布式电驱动车辆在极限越野环境下的高速避障能力和操纵稳定性,提出一种充分考虑车辆过弯姿态反馈的分层协调横向稳定性控制方法。上层控制器将多模型在线建模算法与非线性模型预测控制理论相结合,构建一种基于数据驱动多模型预测控制的横摆、侧倾运动协调控制器。由于车辆不同的横向失稳状态下最优控制中心是时变的,细化并重构一种双层融合型横摆运动动力学模型。考虑到越野工况存在时变道路曲率和侧向坡度,建立零力矩点侧倾失稳判断模型,在横摆稳定性控制基础上引入侧倾稳定性控制约束。下层控制器结合各轮胎滑动率和垂直载荷转移量,采用二次规划求解算法将融合型期望横摆力矩转化为各轮最优驱动转矩。搭建MATLAB/Simulink软件和Carsim软件联合仿真平台,进行仿真实验验证。结果表明,该分层协调控制策略可充分发挥分布式电驱动车辆在极限越野工况下的高机动转向性能,具有较强的车身姿态修正能力,可以提高车辆的路径保持精度和过弯横向稳定性。 展开更多

关键词 分布式电驱动车辆 极限越野环境 稳定性控制 高速避障 数据驱动多模型预测控制

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基于粒子群优化-蚁群融合算法的分布式电驱动车辆模型预测转矩协调控制策略 被引量：1

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作者 张渊博 项昌乐 +1 位作者 王伟达 陈泳丹 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期3253-3268,共16页

针对分布式电驱动车辆多动力源耦合作用和高度非线性造成的动力学控制难题,以7自由度整车动力学模型为预测模型,以粒子群优化-蚁群融合算法为优化方法,提出一种基于粒子群优化-蚁群融合算法的模型预测转矩协调控制策略,并搭建了仿真实... 针对分布式电驱动车辆多动力源耦合作用和高度非线性造成的动力学控制难题,以7自由度整车动力学模型为预测模型,以粒子群优化-蚁群融合算法为优化方法,提出一种基于粒子群优化-蚁群融合算法的模型预测转矩协调控制策略,并搭建了仿真实验和实车试验平台,进行了多种工况试验。试验结果表明,新提出的转矩协调控制策略能够根据试验工况调整控制模式,实现动力性、经济性和操纵稳定性的综合最优控制效果。 展开更多

关键词 分布式电驱动车辆 转矩协调控制 粒子群优化算法 蚁群算法 模型预测控制

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分布式电驱动车辆底盘稳定性协同控制研究综述 被引量：10

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作者 李子先 潘世举 徐友春 《汽车技术》 CSCD 北大核心 2022年第9期1-14,共14页

针对分布式电驱动车辆面临的驱动系统复杂性、路面情况不确定性、车辆横向-纵向-垂向动力学强耦合非线性等方面的挑战,介绍了常用的协同控制框架及其特点,并从横向-纵向-垂向动力学中两者间的稳定性协同控制、横向-纵向-垂向动力学三者... 针对分布式电驱动车辆面临的驱动系统复杂性、路面情况不确定性、车辆横向-纵向-垂向动力学强耦合非线性等方面的挑战,介绍了常用的协同控制框架及其特点,并从横向-纵向-垂向动力学中两者间的稳定性协同控制、横向-纵向-垂向动力学三者间的稳定性协同控制和其他应用控制3个方面综述了分布式电驱动车辆底盘稳定性协同控制的研究进展。当前研究多集中于横向-纵向动力学协同控制,为实现整车综合性能的最优,须向横向-纵向-垂向动力学协同控制拓展。为应对复杂工况下的多目标优化问题,车辆稳定性判别和控制算法的自适应性同样是未来的研究重点。 展开更多

关键词 分布式电驱动车辆 底盘动力学系统 稳定性协同控制 转矩分配

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分布驱动轮式车辆差动转向动力学特性研究 被引量：2

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作者 徐涛 申焱华 +1 位作者 张文明 谢锦程 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第7期812-819,849,共9页

针对现有轮式车辆差动转向理论中未考虑胎体扭转特性和稳态差动转向动力学特性的问题,结合分布驱动轮式车辆结构特点,进行基于轮胎扭转和侧偏特性的轮式车辆差动转向动力学特性研究。通过建立单轴和双轴分布驱动轮式车辆动力学模型,分... 针对现有轮式车辆差动转向理论中未考虑胎体扭转特性和稳态差动转向动力学特性的问题,结合分布驱动轮式车辆结构特点,进行基于轮胎扭转和侧偏特性的轮式车辆差动转向动力学特性研究。通过建立单轴和双轴分布驱动轮式车辆动力学模型,分析轮胎与路面相互作用机理和稳态差动转向形成过程;讨论胎体扭转和横向变形引起的车轮回正力矩与侧偏力、侧向外力和车辆结构尺寸等对车辆稳态差动转向过程的影响。结果显示,轮胎扭转迟滞及其产生的回正力矩对稳态差动转向影响较大;双轴轮式车辆差动转向过程为侧偏与侧滑的耦合作用,其差动转向的必要条件为轮距大于轴距。 展开更多

关键词 分布式驱动车辆 差动转向 轮胎动力学特性 建模与仿真

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4WD车辆路面附着系数自适应滤波估计方法 被引量：1

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作者 郭兴 马彬 +1 位作者 姜文龙 陈勇 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第7期204-209,共6页

分布式驱动车辆路面附着系数是开发先进底盘控制策略的关键,而轮胎参数对路面附着系数估计具有较大影响。因此,提出了考虑轮胎参数的4WD车辆路面附着系数自适应滤波估计方法,提高了附着系数估计的准确性。在建立HSRI轮胎模型和3DOF车辆... 分布式驱动车辆路面附着系数是开发先进底盘控制策略的关键,而轮胎参数对路面附着系数估计具有较大影响。因此,提出了考虑轮胎参数的4WD车辆路面附着系数自适应滤波估计方法,提高了附着系数估计的准确性。在建立HSRI轮胎模型和3DOF车辆模型的基础上,基于扩展卡尔曼滤波理论开发了4WD车辆路面附着系数估计模型;为提高算法估计的精度,以轮胎半径变化量为输入设计了EKF参数自适应模糊调节器,通过对EKF量测噪声实时调整的方式实现了路面附着系数估计。开展实验验证了算法的可靠性,并在双移线和对接路面工况进行了仿真分析。结果表明,相比于EKF算法,该算法在双移线低附着路面上精度提高了17.2%,在对接路面工况下精度整体提高了约35.7%。研究结果为分布式驱动车辆的精确力矩分配提供了理论基础。 展开更多

关键词 分布式驱动车辆 路面附着系数 卡尔曼滤波 模糊调节 轮胎参数

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基于可拓相平面稳定域划分的Tube-MPC车辆稳定性控制

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作者 苏东旭 赵治国 +2 位作者 赵坤 李刚 于勤 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期1654-1667,共14页

针对分布式四轮驱动电动车辆在极限工况下稳定性控制难题,考虑了横摆角速度、横纵向加速度等传感器噪声以及质心侧偏角估计误差的影响,提出了基于可拓理论的相平面稳定域划分方法以及自适应管道模型预测控制(ATMPC)算法,以快速量化车辆... 针对分布式四轮驱动电动车辆在极限工况下稳定性控制难题,考虑了横摆角速度、横纵向加速度等传感器噪声以及质心侧偏角估计误差的影响,提出了基于可拓理论的相平面稳定域划分方法以及自适应管道模型预测控制(ATMPC)算法,以快速量化车辆稳定性程度,并在满足跟踪精度的前提下保证车辆行驶的稳定性。所设计的车辆横摆稳定性控制系统采用分层设计架构,其中上层基于可拓理论,将车辆质心侧偏角-橫摆角速度相平面与可拓控制域相关联,并根据车辆实际状态判断可拓控制域并计算关联函数,实现了下层的管道模型预测控制(TubeMPC)控制目标权重与控制模式的决策;下层基于Tube-MPC对期望横摆角速度和质心侧偏角进行跟踪,实现附加横摆力矩的精准决策,之后采用轮胎负荷率优化方法进行横摆力矩的分配。通过CarSim与Simulink软件联合仿真,对所设计的控制策略进行仿真验证。结果表明,相较于常规MPC算法,所提出的控制架构与ATMPC控制策略能够有效提升车辆在极限工况下的行驶稳定性以及噪声干扰环境下的鲁棒性。 展开更多

关键词 分布式驱动车辆 稳定性控制 可拓相平面 管道模型预测控制

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基于时变底盘构型的混动车辆能量管理研究 被引量：2

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作者 李军求 刘吉威 朱超峰 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第12期1866-1876,共11页

本文旨在依托实车试验数据,对混合动力分布式驱动重型车辆的时变构型能量管理策略进行研究。首先,依据实车试验数据采用动态规划算法求得能耗最优底盘构型,并通过训练长短时记忆(LSTM)神经网络完成3类典型场景下的构型优化;接着,基于规... 本文旨在依托实车试验数据,对混合动力分布式驱动重型车辆的时变构型能量管理策略进行研究。首先,依据实车试验数据采用动态规划算法求得能耗最优底盘构型,并通过训练长短时记忆(LSTM)神经网络完成3类典型场景下的构型优化;接着,基于规则判断提出RULE_LSTM算法,其匹配准确率在全局工况下比LSTM神经网络能耗最优构型提高11.76%,构型切换频繁程度降低了33.3%;然后,基于交通流完成长尺度工况信息预测,实现最优底盘构型匹配和参考SOC轨迹生成,基于径向基神经网络生成短尺度工况预测序列供给后续算法输入;最后,通过采用时变构型实现控制变量优化,同时引入强转速变化率约束和SOC参考轨迹引导,实现引导型多APU预测能量管理策略。结果表明,上述措施使燃油消耗分别降低了10.60%、3.95%、2.06%。 展开更多

关键词 混合动力分布式驱动重型车辆 能耗优化 底盘构型 能量管理策略

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基于多信息数据融合滤波的坡度识别算法 被引量：18

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作者 付翔 何宗权 +2 位作者 黄斌 裴彪 杨凤举 《江苏大学学报（自然科学版）》 EI CAS 北大核心 2021年第2期173-179,共7页

为了对大坡度、大坡度变化率路面的坡度值进行准确快速识别,提出一种基于多信息数据融合滤波的坡度识别算法.分析了目前不同坡度识别算法的优劣,分别建立了基于动力学、考虑坡度变化率的加速度传感信息坡度识别模型、基于GPS的坡度识别... 为了对大坡度、大坡度变化率路面的坡度值进行准确快速识别,提出一种基于多信息数据融合滤波的坡度识别算法.分析了目前不同坡度识别算法的优劣,分别建立了基于动力学、考虑坡度变化率的加速度传感信息坡度识别模型、基于GPS的坡度识别模型.应用交互多模型卡尔曼滤波算法(IMM-KF),将3种坡度识别模型进行联合滤波估计,在不同运行工况下自适应调节坡度识别模型的参与比例.以轮毂电动机车辆的多传感信息为载体,构建了dSPACE试验平台并完成试验.结果表明:在定坡度变化率、连续变化坡度、驻坡等工况下,所提出的算法的坡度识别结果出现小幅震荡后能够快速准确跟随实际值,提高了车辆坡道识别的精度和鲁棒性. 展开更多

关键词 坡度识别 多信息融合 分布式驱动车辆 坡度变化率 交互多模型卡尔曼滤波算法(IMM-KF) 硬件在环

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