型精度的考量。
6
2 MIL、HIL与实车平台建设
目录
第7页
硬件在环试验平台
台架功能定义: ➢ 可进行轮缸压力控制算
法的开发与验证； ➢ 可进行包含HCU底层控
液压泵站 电动真空泵
手动换向阀
液压力传感器
制动主缸 踏
板
踏板
力
位移
传
传感
感
器
器
操纵机构
方向盘
油门踏板
方向 盘转 角传 感器
踏板 位移 传感 器
0
-1
0
2
4
6
8
10
时间/s
0.1
fl
fr
rl
rr
2000
0.05
0 0
滑移率
横摆力矩/N m
-2000
-0.05
需求值
实际值
-4000 0
2
4
6
8
10
-0.1 0
2
4
6
8 10
23
时间/s
时间/s
控制分配算法
滑移率控制
分离附着系数路面加速与紧急制动仿真 工况设置如下：
策略仿真
Road
Vehicle
究》
4
基于液压执行器的车辆稳定性控制研究现状
现有研究成果： • 以黑箱模型研究液压力输入输出的关系； • 对各个部件进行理论分析，然后再对整
体系统进行分析； • 有比较成熟的仿真建模技术路线。
存在的不足： • 多以单路液压力介入为控制逻辑，未考虑四路液压力的优化控制； • 基于经验模型的液压力控制精度不高，有必要对轮缸建压过程进行理论分
abs(Tca ) abs(Tsc ) and abs() abs(ref ) threshold 2
Y Slip _ Switch 0 Tout Tca
22
控制分配算法
滑移率控制
策略仿真
蛇形工况仿真
工况设置——初始车速95km/h，路面附着系数0.85。
2
参考值
有控制
1
无控制
实车试验
横摆角速度/(rad/s)
车辆
纵向力 估计
路面附着 系数估计
垂向载 荷估计
轮胎侧偏 角估计
参数辨识模块
采用模型跟踪控制思想，设计分层控制策略，控制策略包括运动跟踪 控制层与控制分配层。
15
运动跟踪控制层设计
带质心侧偏角约束的二自由度参考模型
ref
min
k( threshold ) , limited
sgn( )
Fxrl
Fxrr
b
lr
M zd
Fxfl
b 2
Fxfr
b 2
Fxrl
b 2
Fxrr
b 2
Fxrr
对上述方程离散化后可得横摆力矩增量方程：
实车试验
δ Fxfl
lf
Fxfr
M zxT (t 1) M zxT (t) M zxT M zxT BzxFx BzyFy
其中： Fx Fxfl Fxfr Fxrl Fxrr T
比传统汽油发动机车效率高 155%；比传统的单电机集 中驱动型电动汽车效率高
19%-42%
主动安全性能
节能性能
分布式驱动电动汽车：结构紧凑、传动高效、扭矩与转速可知、响应快。
课题来源
• 国家973计划《高性能分布式驱动电动汽车关键基础问题研究》 • 国家自然科学基金《极限工况下四轮电动轮驱动电动汽车转矩分配控制研
&ref
k1
最优驱动滑移率与最优制动滑移率之间的关系为：
d _ ref
b _ ref b _ ref 1
21
控制分配算法
滑移率控制
策略仿真
实车试验
滑移率控制算法与控制分配算法切换逻辑
切换逻辑包含两个方面： ➢ 当前滑移率小于最优滑移率
时，输出控制分配的力矩； 当前滑移率大于最优滑移率
ref
IInniittiiaalliizzaattiioonn Slip _ Switch 0
制单元的ESC控制策略 的开发与验证； ➢ 可进行分布式驱动电动 汽车电机系统与液压系 统联合稳定性控制策略 的开发与验证。
执行 机构
轮缸X4
ESP
液压 力传 感器
电机驱动器
电磁阀驱动器
电磁阀电流传感器 电机电流传感器
液压 力传 感器
8
实时 平台
NI PXI 设备
上位机
显示器
试验平台建设——实车试验平台
设计滑模控制率： u (X ,t)sgn(S)，(X ,t) 0
由滑模到达条件 S S可&得0 ：
( X ,t) Jz F a0
F
1 Jz
(Fyf
( f
, Ffz , ) l f
Fyr (r , Frz , ) lr ) &d e
16
控制分配算法
滑移率控制
策略仿真
实车试验
控制分配问题数学描述
车辆动力学与控制——分布式电驱动车辆的稳定性控制
1 课题背景 2 MIL、HIL与实车平台建设 3 基于电机执行器的稳定性控制策略 4 基于电机与液压联合的稳定性控制策略
目录
第2页
1 课题背景与现状
目录
第3页
课题背景
节能环保是当今 汽车发展的主题
ESC挽救5000-8500个生命/年； 减少30%正面碰撞；减少80% 由侧滑引起的交通事故；减少 50%交通事故
MzxT
Bzx
Bzy
f
yx
Fx
Bzy l f
lf
lr lr
Bzx
b 2
b 2
b 2
b 2
通过效率矩阵的实时更新实现对轮胎横纵向力耦合的定量考量，提高 控制分配的效率。
19
控制分配算法
滑移率控制
策略仿真
实车试验
优化目标设计 以加权轮胎利用率平方和最小为优化目标：
min
J
4 i1
Ci
Fx2i
S e k0
edt
0
mw
Tm
R
Fd
Fz
由上式可知：
S
S&
S
பைடு நூலகம்
(e&
k0e)
S
(k0e
Fˆd R J wh
&ref
1 u) J wh
S
k0e
Fˆd R J wh
&ref
S 1 u J wh
设计滑模变结构控制输入：
u (,t)sgn(S)
由滑模面到达条件可知：
(, t )
J wh
k0e
Fˆd R J wh
(i Fzi )2
约束条件分析
Ci
1
Fzi Fzi _ const
考虑电机外特性约束，电机速率约束，路面附着约束：
uuu
u
max(
Ti
max
r
(k
)
Fxi
(k
1),
Fzi
(k
)
Fxi
(k
1),
T&i max r
t
)
u
min(Timax (k) r
Fxi (k
1),
Fzi (k)
Fxi (k
1), T&imax t ) r
Bu(t) v(t)
右前轮 合力
右前轮纵向力
umin (t) u(t) umax (t) u&min (t) u&(t) u&max (t)
车辆的行驶工况复杂，轮胎力 受路面附着系数、载荷转移、执 行器等约束。控制分配层的主要 目的是将广义力合理且优化的分 配给四个电机执行器，且在电机 执行器发生故障的情况下，能够 实现系统重构，利用非故障电机 实现车辆的稳定性控制。
1.5
2 f
n
2 p
J
仿真结果 试验结果
6
7
8
时间/s
永磁同步电机简化模型：
Gs
s2
13s 10260 1010s 10200
e0.004s
12
分布式驱动电动汽车整车模型：
0.8
横摆角速度/(rad/s)
0.4
0
-0.4
试验值
仿真值
-0.8
0
5
10
15
时间/s
0.8
横摆角速度/(rad/s)
基于CARSIM与MATLAB软件搭建
min( , limited )sgn( )
threshold threshold
滑模变结构运动跟踪控制算法
车辆动力学方程： 滑模面：
&
1 Jz
(Fyf
( f
, Ffz , ) l f
Fyr (r , Frz , ) lr )
1 Jz
u
t
S( X ,t) e 0 edt
其中 e d
左前轮 侧向力
左前轮 纵向力 左前轮合力 车速
横向车速
左后轮 侧向力
右前轮 侧向力
纵向车速 横摆角速度
轮胎力附着圆 轮胎力利用区域
右后轮 合力
右后轮 纵向力
右后轮纵 向力
左后轮 合力
左后轮 纵向力
17
控制分配算法
滑移率控制
策略仿真
效率矩阵设计
由车辆的受力分析可知：
Fxrl
Fxd
Fxfl
Fxfr
12 m 13.5 m
11 m
12.5 m
析。
5
基于电机执行器的分布式驱动电动汽车稳定性控制研究现状