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前驱电动汽车防抱死制动中滑移率控制的动态负载模拟

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汽车工程 2017年第3期39卷 288-295页

作者：张仲石王丽芳张俊智中国科学院电力电子与电力传动重点实验室电工研究所北京100190 清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084 中国科学院大学北京100049 北京电动车辆协同创新中心北京100081

本文中旨在研究在试验室台架上准确模拟电动汽车防抱死制动过程电制动系统的动态机械负载,实现滑移率控制策略的台架测试。针对某一前轴驱动式电动汽车,在MATLAB/Simulink平台上建立了考虑传动系半轴特性的整车动力学模型和台架模型,选... 详细信息

本文中旨在研究在试验室台架上准确模拟电动汽车防抱死制动过程电制动系统的动态机械负载,实现滑移率控制策略的台架测试。针对某一前轴驱动式电动汽车,在MATLAB/Simulink平台上建立了考虑传动系半轴特性的整车动力学模型和台架模型,选取了一种电机与液压制动力共同完成滑移率调节的控制策略作为测试对象。在此基础上提出了两种动态负载模拟方法,即前馈法和逆模型法,进行了不同路面滑移率控制效果台架测试的仿真,并与负载模拟PI法进行了对比。结果表明,前馈法和逆模型法的滑移率模拟误差大幅减小,提升了防抱死制动的台架测试精度,使滑移率控制效果能得到正确评价。

关键词：电动汽车负载模拟滑移率控制前馈补偿逆动力学模型

基于线性自抗扰控制的汽车ABS滑移率控制研究

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汽车工程 2021年第9期43卷 1367-1374,1393页

作者：苑磊何仁江苏大学汽车与交通工程学院镇江212000

针对目前滑移率控制的鲁棒性、复杂性与实际应用之间的矛盾,提出基于线性自抗扰控制的ABS滑移率控制方法。首先,对建立的ABS模型进行动态补偿线性化;接着,设计了以观测带宽为参数的扩张状态观测器和以控制带宽为参数的动态补偿控制器,... 详细信息

针对目前滑移率控制的鲁棒性、复杂性与实际应用之间的矛盾,提出基于线性自抗扰控制的ABS滑移率控制方法。首先,对建立的ABS模型进行动态补偿线性化;接着,设计了以观测带宽为参数的扩张状态观测器和以控制带宽为参数的动态补偿控制器,并通过在线估计和补偿未知扰动,提高了系统的鲁棒性;然后,优化带宽系数,实现滑移率零稳态误差的跟踪;最后,通过仿真,验证ABS滑移率的线性自抗扰控制方法的可行性和有效性。结果表明,该方法不仅不依赖于模型,参数调节简单,且具有容错性,在产生噪声和未知扰动时仍能有效跟踪最佳滑移率;滑移率控制器会受ABS制动系统带宽的影响而出现高频振荡现象,在低附着路面上尤为严重,因此ABS设计须充分考虑执行器带宽对ABS滑移率控制的影响。

关键词：汽车滑移率控制防抱死制动系统线性自抗扰控制

颠簸路面下轮胎纵-垂向耦合状态观测及其滑移率控制研究

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机械工程学报 2021年第12期57卷 62-73页

作者：李全通王翔宇张邦基李亮裴宇轩平先尧湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082 清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084

颠簸路面下汽车紧急制动时,由于轮胎的上下跳动,传统的防抱死制动系统为了保证车轮滑移率易频繁增压、减压,从而导致制动力不足,甚至诱发危险事故。轮胎纵-垂向耦合状态观测和基于此的修正滑移率控制方法是解决上述问题的基础。基于整... 详细信息

颠簸路面下汽车紧急制动时,由于轮胎的上下跳动,传统的防抱死制动系统为了保证车轮滑移率易频繁增压、减压,从而导致制动力不足,甚至诱发危险事故。轮胎纵-垂向耦合状态观测和基于此的修正滑移率控制方法是解决上述问题的基础。基于整车十二自由度纵-垂向耦合动力学模型和电控空气悬架系统输出信息,利用卡尔曼滤波器实时观测垂向轮胎位移和纵向参考车速;考虑颠簸路面下轮胎的上下跳动以及气压电子制动系统压力动态响应特性,提出一种基于滑模理论的修正滑移率控制策略。仿真与硬件在环试验结果表明,与传统滑移率控制方法相比,提出的方案可以准确估计垂向轮胎位移和纵向参考车速,有效提高颠簸路面下紧急制动时的制动强度,进而提升制动安全性。

关键词：颠簸路面轮胎纵-垂向耦合状态观测参考车速滑移率控制

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基于模型预测控制的滑移率控制方法

吉林大学学报（工学版） 2024年第9期54卷 2687-2696页

作者：李寿涛杨路屈如意孙鹏鹏于丁力吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130022 吉林大学通信工程学院长春130022 利物浦约翰摩尔大学工程与技术学院利物浦L33AF

为了解决汽车控制中的安全问题,提高四轮轮毂电动汽车紧急制动时的纵向稳定性,本文提出一种基于模型预测控制的滑移率控制方法。首先,基于扩展卡尔曼滤波的车辆纵向速度估计器对车辆纵向速度进行准确估计,再利用基于限定记忆的递推最小... 详细信息

为了解决汽车控制中的安全问题,提高四轮轮毂电动汽车紧急制动时的纵向稳定性,本文提出一种基于模型预测控制的滑移率控制方法。首先,基于扩展卡尔曼滤波的车辆纵向速度估计器对车辆纵向速度进行准确估计,再利用基于限定记忆的递推最小二乘法辨识得到紧急制动工况下车辆的最佳滑移率。其次,上层模型预测控制器跟踪最佳滑移率,在满足安全约束条件下优化求解前后轮在不同路面附着条件下所需的制动力矩,下层转矩分配控制器在电机转矩和电池荷电状态约束条件下分配液压和再生制动力矩,提高能量回收效率。最后,在不同工况下进行仿真实验,实验结果表明本文控制系统能保证紧急制动过程中车辆的安全性和可靠性。

关键词：车辆工程滑移率控制模型预测控制最佳滑移率辨识纵向速度估计

泰勒级数前馈迟滞补偿电液复合ABS滑移率控制

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江苏大学学报（自然科学版） 2023年第1期44卷 29-36页

作者：苑磊何仁江苏大学汽车与交通工程学院江苏镇江212013

为改善滑移率的控制效果,提出一种泰勒级数前馈迟滞补偿电液复合防抱死制动系统(anti-locked braking system, ABS)的滑移率控制策略.以滑移率和滑移率的积分为控制目标,设计ABS的滑移率控制器,使被控系统获得最优性能的同时,增加系统... 详细信息

为改善滑移率的控制效果,提出一种泰勒级数前馈迟滞补偿电液复合防抱死制动系统(anti-locked braking system, ABS)的滑移率控制策略.以滑移率和滑移率的积分为控制目标,设计ABS的滑移率控制器,使被控系统获得最优性能的同时,增加系统的鲁棒性.利用泰勒级数和跟踪微分器预估电子液压制动系统的迟滞补偿量,采用电磁制动力矩进行迟滞补偿.在高附着路面和跃变路面制动工况下,考虑电子液压制动系统迟滞特性,分别对泰勒级数前馈迟滞补偿电液复合ABS的滑移率控制和电子液压制动系统单独实现ABS的滑移率控制进行了仿真对比,分析了迟滞特性对制动性能的影响和2种ABS控制的性能.结果表明:基于电磁制动迟滞补偿的复合ABS控制能够有效提高汽车ABS的滑移率精度和响应速度,改善制动性能.

关键词：防抱死制动系统复合制动迟滞补偿非线性最优控制滑移率控制

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电动汽车再生制动的滑移率控制

汽车技术 2012年第1期 5-9页

作者：井后华刘志远刘吉顺哈尔滨工业大学吉林大学中国第一汽车股份有限公司技术中心

以不改变电动汽车原有机械制动系统结构和控制方式为前提,提出一种并联式混合制动滑移率控制方法。该方法明确划分了再生制动控制和原有机械制动控制的作用工况,将再生制动控制转化为滑移率规划和控制两个问题,并设计了滑模控制器。分... 详细信息

以不改变电动汽车原有机械制动系统结构和控制方式为前提,提出一种并联式混合制动滑移率控制方法。该方法明确划分了再生制动控制和原有机械制动控制的作用工况,将再生制动控制转化为滑移率规划和控制两个问题,并设计了滑模控制器。分析和仿真结果显示,在不同强度、不同方式及存在参数不确定性下制动,该方法都可以实现再生制动和机械制动的准确控制及平顺过渡。

关键词：并联式混合制动再生制动滑移率控制

紧急制动工况下四轮轮毂电动汽车的滑移率控制策略研究

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紧急制动工况下四轮轮毂电动汽车的滑移率控制策略研究

作者：孙鹏鹏吉林大学

学位级别：硕士

环保和安全问题是现代汽车工业中亟待解决的两大难题,也是众多汽车企业一直尝试攻克的核心技术难点。四轮轮毂电动汽车具备车轮独立控制,电机转矩和转速可直接测量等优点,为解决这两大难题提供了可能,成为了电动汽车发展中的重点研究对... 详细信息

环保和安全问题是现代汽车工业中亟待解决的两大难题,也是众多汽车企业一直尝试攻克的核心技术难点。四轮轮毂电动汽车具备车轮独立控制,电机转矩和转速可直接测量等优点,为解决这两大难题提供了可能,成为了电动汽车发展中的重点研究对象。但是它的结构特点也使车辆稳定性控制变得更复杂,为了提高四轮轮毂电动汽车紧急制动时的纵向稳定性,需要进一步研究关于滑移率控制的理论和方法。本文创新点在于考虑制动系统的内部特性以及各个部件之间的耦合,给出了紧急制动工况下滑移率控制策略中基于扩展卡尔曼滤波的速度估计、基于限定记忆的最小二乘法的最佳滑移率准确辨识、基于模型预测控制算法的车轮最佳滑移率的稳定跟踪、基于规则的制动转矩分配等关键技术,提高了四轮轮毂电动汽车纵向稳定性控制的可靠性,在滑移率控制方面具有一定的理论支持和实际工程意义,主要研究内容包括:首先建立紧急制动工况下四轮轮毂电动汽车动力学模型,包括车辆纵向动力学模型、车轮动力学模型和Lu Gre轮胎模型。根据控制对象的制动系统的工作特性,分别搭建四轮轮毂电动汽车的电控液压制动系统模型、再生制动系统模型和电池模型,为滑移率控制策略的设计和分析奠定基础。其次,为了使系统在不同路面条件下达到良好的控制效果,滑移率控制策略需要准确地进行纵向速度估计和最佳滑移率辨识。在速度估计方面,基于Lu Gre轮胎模型和车辆动力学模型,利用扩展卡尔曼滤波原理设计车辆纵向速度估计器;在最佳滑移率辨识方面,首先分析经典路面下滑移率与路面附着系数之间的关系,其次根据车辆动力学对路面利用附着系数进行估计,最后采用限定记忆的递推最小二乘法对线性化后的Burckhardt轮胎模型进行拟合,辨识得到车辆在不同路面条件下的最佳滑移率。再次,设计基于模型预测控制算法的分层式滑移率控制策略,上层基于模型预测控制跟踪四个车轮的最佳滑移率,优化求解得到各个车轮的制动力矩作为下层控制器的目标。下层设计再生制动与液压制动力矩分配控制器,在电机最大转矩,电池SOC值的约束条件下,合理分配上层控制器优化得到的制动力矩,完成对最佳滑移率跟踪控制的同时实现最大化制动能量的回收。最后,通过搭建Carsim和Matlab/Simulink联合仿真平台对紧急制动工况下的滑移率控制策略进行验证和分析。结果表明,基于扩展卡尔曼滤波的纵向速度估计算法能够减少路面摩擦条件和车辆参数的不确定以及噪声等因素的影响,实时精确地估计纵向速度;基于限定记忆的递推最小二乘法的最佳滑移率辨识算法能够快速准确地辨识最佳滑移率;在不同路面条件下,基于分层式的滑移率控制策略都可以有效地缩短制动时间和距离,保证紧急制动过程中的安全性和可靠性,同时实现制动能量回收的最大化。

关键词：四轮轮毂电动汽车滑移率控制车辆纵向速度估计最佳滑移率辨识模型预测控制

基于直驱阀的线控制动系统滑移率控制方法研究

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基于直驱阀的线控制动系统滑移率控制方法研究

作者：顾超凡山东理工大学

学位级别：硕士

制动系统作为自动驾驶所需先进技术的重要组成,对道路安全驾驶以及汽车的操纵稳定性起着至关重要的作用。低碳化、信息化、智能化深度融合发展对制动系统提出了新的要求,直驱技术由于其高效节能、结构紧凑等优势,正在逐步占领非直驱系... 详细信息

制动系统作为自动驾驶所需先进技术的重要组成,对道路安全驾驶以及汽车的操纵稳定性起着至关重要的作用。低碳化、信息化、智能化深度融合发展对制动系统提出了新的要求,直驱技术由于其高效节能、结构紧凑等优势,正在逐步占领非直驱系统市场,为制动系统的发展提供了新思路。汽车防抱死系统作为一种主动安全控制系统,主要针对汽车滑移率进行控制。为提高汽车制动时的纵向稳定性,对滑移率控制方法进行研究已成为汽车主动安全领域的热点。本文以基于直驱阀的线控制动系统为研究对象,首先通过理论分析、数学建模、仿真分析和试验验证相结合的方法,对直驱阀控线控制动系统结构及液压力跟踪进行了深入研究;其次在路面滑移率估计的基础上,对基于线控电液制动系统的汽车最佳滑移率控制进行了研究。本文主要工作如下:(1)设计一种基于直驱阀的新型线控制动系统构型方案。根据线控电液制动系统需求分析,通过压力供给单元与压力调节单元构型选择,提出了一种融合了直驱技术的电子液压制动系统;详细阐述了该系统的结构组成和工作原理,对汽车进行受力分析计算及性能指标确定,并结合目标车型完成了线控制动系统关键部件选型与参数匹配。(2)建立基于直驱阀的线控制动系统数学模型并搭建试验平台。在基于直驱阀的线控制动系统设计的基础上,建立包括电磁直线执行器、电磁直驱阀、高压蓄能器、制动轮缸在内的线控制动系统数学模型;搭建制动系统仿真和试验平台,设计上位机软件并对制动轮缸P-V关系特性曲线进行测定;对直驱阀驱动执行器位移和制动系统液压力进行跟踪分析,验证了基于直驱阀的线控制动系统的可行性及所建立数学模型的有效性。(3)提出一种基于改进峰值附着系数辨识的最佳滑移率估计方法。考虑到不同路面的最佳滑移率不同且只有控制滑移率在最佳滑移率附近才可获得最优的控制性能,设计了一种基于峰值附着系数辨识的最佳滑移率估计方法。首先建立了1/4车辆动力学模型和轮胎模型;其次在现有基于类比思想的路面峰值附着系数辨识算法基础上,利用曲线相似原理对峰值附着系数辨识方法进行改进并对路面峰值附着系数识别区间进行划分;最后搭建路面辨识仿真模型,对典型路面和非典型路面下的目标路面峰值附着系数进行辨识。(4)设计基于直驱阀的线控制动系统滑移率串级控制器。针对电磁直驱阀强耦合、非线性等因素导致滑移率控制性能有待提升的问题,设计了一种滑移率外环-电磁直驱阀内环的串级控制器;其中,外环采用模糊PID控制,内环采用无模型自适应滑模控制,减少了驱动执行器未建模动态对控制性能的影响;搭建仿真平台,基于给定最佳滑移率和最佳滑移率实时辨识进行滑移率跟踪对比分析。结果表明:初始车速为70km/h的干沥青路面工况下,串级控制下的制动距离和制动时间分别为21.63m和2.172s,与内环PID控制相比制动距离减少了7.9%,制动时间减少了4.2%,验证了所提出的串级控制方法具备良好的动态响应性能。

关键词：直驱阀线控制动最佳滑移率估计滑移率控制串级控制

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智能汽车减速度与车轮滑移率控制方法研究

智能汽车减速度与车轮滑移率控制方法研究

作者：龙沫涵哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

智能汽车是目前重点研究的汽车技术,将在未来的交通系统中发挥重要作用。减速度跟踪控制可实现车辆精确纵向运动控制,保证安全性,而车轮滑移率跟踪控制利于车轮力矩协调,提高车辆操控性,具有重要意义。线控制动系统是实现智能汽车主动... 详细信息

智能汽车是目前重点研究的汽车技术,将在未来的交通系统中发挥重要作用。减速度跟踪控制可实现车辆精确纵向运动控制,保证安全性,而车轮滑移率跟踪控制利于车轮力矩协调,提高车辆操控性,具有重要意义。线控制动系统是实现智能汽车主动制动和力矩分配的重要技术,本文针对一类由电动伺服总泵和液压控制单元构成的线控制动系统,研究车辆减速度跟踪控制和车轮滑移率跟踪控制方法。一,讨论了电动伺服总泵非线性特性、不确定性带来的控制问题,使用滑模控制方法设计控制器,可实现减速度跟踪控制;二,分析液压控制单元中开关阀不连续特性带来的控制问题,基于反步法提出一种切换控制方法,可实现滑移率的动态跟踪控制。论文主要内容如下:首先,阐述了线控制动系统的组成结构及其工作原理。搭建硬件在环实验系统对液压控制单元特性进行测试,建立流量阀液压特性数据模型,为后文车轮滑移率控制器设计奠定基础。最后,基于Simulink搭建系统模型用于仿真验证,并修改veDYNA液压系统模块,使得仿真平台与实验台架液压特性一致。其次,基于减速度与主缸压力关系,将减速度跟踪控制问题转为主缸压力跟踪控制问题。针对电动伺服总泵,考虑电机、传动装置以及主缸建模问题,简化得到面向控制的模型。针对模型存在的不确定性,设计滑模控制器对主缸压力进行跟踪控制,并根据Lyapunov理论证明系统的稳定性。为克服坡度、车辆质量等外界因素对减速度-主缸压力关系的影响,采用一种前馈加反馈的方法计算压力参考值,并通过仿真验证控制方法效果。最后,分析轮胎-地面摩擦特性、车轮动力学以及液压制动系统特性,建立以制动力矩变化率为输入的滑移率控制模型,使用反步法设计连续控制律。考虑实际液压控制单元中开关阀的存在,连续控制律应用受限,故引入切换控制律,并结合Fillipov与Lyapunov理论证明控制系统的稳定性。最后,基于仿真以及硬件在回路仿真系统验证控制器效果。

关键词：智能汽车减速度控制滑移率控制滑模控制切换控制