轮毂电机驱动汽车差动助力转向建模与仿真

针对轮毂电机驱动汽车建立了整车模型和差动助力转向系统模型,根据轮毂电机驱动汽车可以独立控制左右转向轮输出力矩的特性,通过控制汽车左右转向轮的差动力矩来实现减小驾驶员方向盘手力的目的,从而代替现有的电助力转向系统。通过设计助力特性曲线来确定理想差动助力大小,然后通过转矩分配控制器控制轮毂电机的输出转矩。为了验证其可行性,通过MATLAB/Simulink平台对该模型进行了仿真分析,仿真结果表明:差动助力转向系统模型能够在车辆低速行驶时提高转向轻便性;当车辆高速行驶时,在提供转向助力时能保证驾驶员的路感。     

乘用车电动助力转向系统的补偿控制

运用系统动力学理论,建立了电动助力转向系统的状态空间方程.运用控制理论,分析了电动助力转向系统的补偿控制策略,并结合PID控制理论,在MATLAB/SIMULINK中建立了电动助力转向系统的仿真模型.对电动助力转向系统的补偿控制策略进行仿真研究.仿真结果表明,仿真模型的动态转向效果和回正能力得到了改善,解决了转向轻便性和路感的问题.     

电动助力转向系统建模与补偿控制策略

分析了电动助力转向系统各组成部分的数学模型,建立了基于Matlab/Simulink的电动助力转向系统仿真模型。构建了电动助力转向系统的两层控制策略,上层控制策略采用基本助力控制和补偿控制的方法确定目标电流,下层控制策略通过PID调节器完成对目标电流的准确跟踪控制。仿真结果表明,设计的控制策略解决了转向轻便性和路感的问题,同时改善了转向的动态效果和回正能力。     

电控/电动液压助力转向控制技术研究现状与展望

综述电控液压助力转向控制技术的控制策略、方法及其特点。常规电控液压助力转向技术提高了车辆高速转向路感及动态响应,但存在助力特性固定、能量消耗大等缺点。电动液压助力转向技术将成熟的电动机驱动技术与液压伺服技术相结合,在提高高速路感及动态响应的同时,具有节能、环保的优点。建议采用综合控制,进一步提高电动液压助力转向系统的节能、动态响应及自适应能力。     

电动助力转向系统全工况建模及试验验证

为克服以往车辆电动助力转向(EPS)模型的不足,结合简化的原地转向轮胎模型和基于Doguff轮胎模型的七自由度整车模型,建立了转向系统转向及回正时的力学模型。为得到车辆的转向力矩和回正性能特性,对无助力转向全工况(原地及行驶条件下)转向操纵转矩和回正的转向盘残留转角进行仿真,试验结果表明所设计的模型可以准确描述转向操纵转矩和回正特性。进而设计了基于滑模变结构电动助力转向控制策略进行助力和回正控制,仿真和实车验证结果表明,基于该模型设计的控制策略可以有效降低驾驶员的操纵转矩和提高车辆的回正性能。     

基于预测控制的主动悬架与电动助力转向集成控制

通过建立主动悬架与电动助力转向集成控制模型，应用预测控制理论，进行了预测控制器的设计，并在Matlab／Simulink环境中进行仿真模拟。仿真结果表明：具有预测控制策略的主动悬架与电动助力转向集成系统不仅能明显改善车辆行驶平顺性，提高转向轻便性，并且对由路面输入引起的振动能够进行有效抑制，使车辆的操纵稳定性和乘坐舒适性均有不同程度的提高。     

基于路面附着系数估计的EPS助力控制研究

在建立EPS系统动力学模型的基础上,通过模糊算法得出路面附着估算修正因子用来修正路面附着估算模型,并通过限幅滤波得出路面附着系数估计值。将路面附着系数和车速作为输入,设计了模糊控制器输出助力电流修正系数。根据助力电流修正系数和此时的方向盘转角信息得出修正电流,并在此基础上设计了准滑模助力控制策略。仿真结果表明,该控制策略可有效改善车辆在不同附着路面下的操纵路感。搭建了硬件在环试验平台,对助力控制策略进行试验验证,试验结果与仿真结果基本一致。     

基于AMESim的电动车辆线控液压转向控制策略研究与试验分析

为研究并优化电动车辆线控液压转向系统的控制策略,文章基于AMESim软件进行仿真分析并开展台架验证试验。提出电动车辆线控液压转向控制系统整体设计方案,分别就工作原理、整体结构、液压系统设计、路感加载系统进行分析。基于AMESim建立电动车辆线控液压转向控制系统仿真数学模型,就路感数学模型、液压系统数学模型、执行机构动力学数学模型、传动比数学模型进行阐述,设计P参数自适应调整的PID控制器,并在此基础上进行系统响应性、抗干扰性能分析,研究系统时域状态下的可靠性、稳定性。仿真结果表明,系统阶跃及正弦响应偏差在3°以下,抗干扰能力较强。基于试验台架设计了响应性及稳定性验证试验,结果表明,自适应PID控制器实际响应性较好,快速转向下系统跟随响应偏差在4°以下。     

车辆防侧翻横摆力矩最优控制策略研究

为提高车辆在危险工况下的防侧翻性能,本文利用差动制动及主动转向两种控制方式对车辆进行防侧翻最优控制研究。在系统动力学模型和相关轮胎模型的基础上,利用模糊控制方法设计控制系统的上层控制器,利用防止车辆侧翻所需的矫正横摆力矩,采用主动转向和差动制动协调控制从而得到最佳矫正横摆力矩的方法来控制车辆的侧翻,并进行了仿真分析。结果表明,运用这两种控制方式对车辆进行最优控制时,两种控制方式产生的矫正横摆力矩达到最优,有效地降低了车辆在弯道路段的侧向加速度,提高整车的防侧翻性能,能够快速准确地使车辆恢复稳定。利用Matlab对控制系统进行了仿真与分析,仿真结果验证了所提出控制方法及控制策略的有效性,与未采用防侧翻控制系统的仿真结果相比,整车的主动安全性得到提高。     

高速履带车辆静液驱动转向控制策略

为解决高速履带车辆静液驱动转向行驶控制问题，在对静液驱动履带车辆转向行驶理论分析基础上，得到了考虑转向安全性和系统最高承受压力影响的车速与相对转向半径间的相互制约关系。设计了高速履带车辆静液驱动转向控制策略，该转向控制策略由综合转向控制单元和泵、马达排量控制器相互配合实现。运用Matlab/Simulink软件对系统进行转向控制仿真分析，仿真结果表明该转向控制策略可在满足系统压力限制以及保证车辆不侧滑的条件下自动降低平均车速以保证驾驶员期望转向半径的准确实现。     

农用柔性底盘前轮转向动力学研究

农用柔性底盘通过偏置转向轴转向,4个独立的电动轮既要用于行进,又要驱动转向,控制难度大.为探明柔性底盘前轮转向过程的转向特性,建立了7自由度整车动力学模型,并通过Matlab/Simulink软件建立相应的交互控制仿真模型,进行了不同车速下单轮驱动转向与双轮比例控制转向的仿真与分析,根据仿真结果制定了控制策略;在此基础...     

四轮独立转向系统控制策略与试验

提出了一种通过独立控制后轮转向以提高车辆操纵稳定性和机动灵活性的方法。具体阐述了四轮独立转向控制系统的总体结构。根据独立转向控制策略,建立了四轮独立转向汽车数学模型,推导出独立后轮转角的函数表达式。分析了四轮独立转向模型仿真结果与四轮独立转向样车道路试验结果,并验证了四轮独立转向理论的有效性与可行性。     

基于分层模型的轮毂电机驱动车辆直接横摆力矩控制

为提高多轮轮毂电机驱动车辆动力学综合控制性能,提出了一种基于分层模型的直接横摆力矩控制策略。上层为运动跟踪控制层,设计了基于车轮转角的前馈控制器,对车辆横摆角速度稳态增益进行调节,同时将滑模控制进行改进,设计了滑模条件积分控制器进行反馈控制,使横摆角速度追踪其期望值;下层为转矩优化分配层,基于稳定性优先原则,建立了以减小轮胎负荷率为目标的优化函数,并且将控制分配问题转换为二次规划问题进行求解。依托某型8×8轮毂电机驱动样车进行实车试验,结果表明,在连续转向工况和双移线工况下,所提出的控制策略使车辆最大横摆角速度偏差分别降至理想横摆角速度的6%和9%以内。此外,该策略能够有效控制轮胎负荷率,实现转向行驶时的转矩优化分配,改善了车辆操纵稳定性。     

轮式AGV纯滚动转向系统设计与无侧滑转向控制研究

为了解决前轮导向AGV的车轮侧滑问题,基于Ackermann转向原理设计了一种变长连杆的双曲柄转向系统。通过推导转向动力学模型,建立了考虑转向阻力矩的左、右前轮转向角闭环控制模型,提出了左、右前轮转向角PID同步控制算法,利用Matlab仿真转向控制模型的动态响应,获得了相关控制参数。以松下PLC为核心,构建了由左前轮转向交流伺服电机、推杆伺服电机、驱动器和编码器组成的AGV转向测控系统,设计了前轮转向系统同步闭环控制流程,实现了满足纯滚动转向原理的左、右前轮转角实时同步控制及转角信息采集。草地路面原地转向及硬质路面S型轨迹转向行驶试验表明,前轮导向AGV转向系统的左、右前轮期望转角与实际转角误差小于0.1°,AGV转向系统近似满足车轮纯滚动无侧滑运动条件,验证了轮式AGV纯滚动转向系统设计和转向控制的正确性与有效性。     

轮边电驱动铰接式矿用汽车差速控制策略研究

针对轮边电驱动铰接式矿用汽车的结构及转向特性,提出一种以滑移率一致为控制目标的差速控制策略。建立轮边电驱动铰接式地下矿用汽车运动学和动力学模型,分析转向时各轮运动关系及受力状况;利用加速度传感器在样车上测试车体实际速度,并采用Kalman滤波方法估算出车体速度真实值,与所搭建的滑移率控制器联合对转向差速工况进行仿真。结果表明:经滤波后的信号延时小,响应速度快,可直接估计车速。轮边电驱动铰接式地下矿用汽车采用以滑移率一致为目标的差速控制策略优于等扭矩控制,在试验转弯工况下内外侧轮滑移率皆可稳定为-0.08,不存在拖滑情况,使地面附着系数得到充分利用,达到功率的合理分配。该控制策略对减小轮边电驱动铰接式车辆轮胎磨损,提高驱动功率利用率具有实际意义。     

高地隙自走式喷雾机多模式液压转向系统设计与试验

为提高高地隙喷雾机的机动性能和作业效率、减少压苗损伤,设计了基于PID控制算法的多模式液压转向系统。采用AMESim软件建立了机械-液压系统耦合模型,采用序列二次组合优化算法确定PID参数的最佳组合,并对不同负载力和负载质量下的系统控制精度进行仿真。仿真结果表明:当比例系数为19.087、积分时间常数为2.008、微分时间常数为0.032时,系统误差最小;前后液压缸负载力差值或负载质量变大,位移误差随之增大,最大误差为-2.18 mm,PID控制算法和压力补偿系统确保了变载荷下系统的控制精度。研制了多模式液压转向系统,进行了坡地和田间转向试验,田间试验时,前后轮转向液压缸之间平均位移误差为4.07 mm,最大误差为-17.59 mm;在坡度15°的路面上,前、后轮转向液压缸之间的平均位移误差为4.89 mm,最大误差为21.34 mm;在前轮转向和四轮转向模式下,不同外前轮转向角田间转向半径的实测值略均大于理论值,误差率均小于4.0%。试验结果验证了所设计的转向系统具有较高的控制精度和稳定性。     

基于微分几何的E-ECHPS车辆转向稳定性控制

为了提高装备电控液压助力转向系统(E-ECHPS)的车辆高速紧急转向稳定性,提出了基于微分几何的线性参考模型反馈跟踪控制策略;建立了包括整车动力学模型、轮胎模型、转向系统模型和ESC模型的非线性动力学模型,通过整车试验和台架试验验证了模型的正确性;推导了系统的仿射非线性状态方程,考虑到轮胎、液压系统和ESC的非线性,运用微分几何理论对系统进行精确线性化得到输入输出伪线性系统;建立了包含转向系统的线性参考模型,为了实现对线性参考模型理想状态的跟踪,构造了反馈跟踪控制器;以方向盘转矩为输入进行了有控制和无控制下的阶跃转向仿真和单移线仿真,结果表明:施加反馈跟踪控制可以显著提高车辆在高速紧急转向工况下的操纵稳定性,为E-ECHPS系统的控制策略设计提供了理论依据。     

高地隙四轮独立驱动喷雾机路径跟踪模型预测控制

针对传统燃油驱动、前轮转向的高地隙喷雾机传动效率低、碳排放高、环境污染、智能化水平低、灵活性差等问题,本研究提出了一种适用于无人驾驶的高地隙四轮独立驱动（Four Wheel Independent Drive,4WID）喷雾机。其采用混合动力、前后双转向桥的4WID,转向半径小,前后轮的运行轨迹高度一致,能够减少田间植保作业时的压苗现象。考虑水田极端作业环境下驱动轮的滑移、陷坑等问题,基于喷雾机线性时变的运动学模型（LTV）,构建了考虑驱动轮滑移的分层路径跟踪控制。上层模型预测控制（Model Predictive Control,MPC）器根据预期路径、车辆当前位置,获得喷雾机的转向角和运动速度,实现路径跟踪。下层以模糊控制和积分分离PID控制构建驱动轮滑移控制器,从而实现路径跟踪、运动速度、驱动轮滑移的有效控制,提高了喷雾机在复杂作业环境中的稳定性和路径跟踪精度。采用Adams/Matlab的联合仿真结果表明,在复杂的工况条件下,喷雾机驱动轮的滑移率依然控制在±20%之内,防止驱动轮发生过度滑移对车速和转向角产生不良影响,有利于喷雾机稳定性的提升。本喷雾机能够快速准确地跟踪期望路径,与未考虑驱动轮滑移的控制相比,能够适应更加复杂的工作环境,跟踪精度有明显提升。     

抓草机电动助力转向系统的控制与仿真研究

为了改善农用抓草机的转向操纵灵活性、减轻驾驶员的劳动强度,设计了一种适合抓草机的电动助力转向控制策略。根据简化的抓草机电动助力转向物理模型,给出了抓草机电动助力转向系统的数学模型;设计了合适的助力特性曲线,采用PID和直流斩波控制策略对电动机目标电流进行闭环跟踪控制。仿真结果表明:助力特性与所设计的助力特性基本一致,且随着车速提高,转向盘上的转矩也相应增加。设计的控制要求策略既提高了转向的轻便性,又保持了驾驶员的路感,可满足抓草机在转向操作稳定性要求。