四轮独立驱动—独立转向电动车辆动力学控制现状
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汽车四轮转向研究现状汽车四轮转向技术是一种改良传统两轮转向系统的创新技术,它可以通过控制车辆的四个轮子,实现更灵活、更稳定的转向效果。
汽车四轮转向技术的发展有助于改善汽车的操控性能、提高行驶稳定性、减小转弯半径,以及增加安全性和舒适性等方面的表现。
本文将探讨汽车四轮转向技术在行业中的现状和未来发展趋势。
目前,汽车四轮转向技术已经在市场上推出,并且得到了一些汽车制造商的应用和推广。
一些高端品牌如奥迪、宝马、奔驰等早已采用了四轮转向技术,并实现了良好的效果。
而在中低端车型中,一些汽车厂商也开始关注和引入四轮转向技术,以提升整车的竞争力。
因此,可以说汽车四轮转向技术已经逐渐成为汽车设计和制造的热点领域之一现阶段,市场上主要有两种类型的汽车四轮转向技术,分别是被动式四轮转向和主动式四轮转向。
被动式四轮转向是指根据车辆的转向角度,通过机械连接装置控制后轮转向,以达到提升车辆操控性能的目的。
而主动式四轮转向则是通过电子和电动装置控制后轮转向,以实现更加灵活和优化的操控效果。
在被动式四轮转向技术中,通过机械装置将前轮的转动角度传递给后轮,并通过悬挂系统和补偿机构来实现后轮的转向。
这种技术比较简单,成本较低,但是在操控性能和适应性上存在一定的限制。
一些车辆采用这种被动式四轮转向技术,可以在低速行驶时,提升车辆的操控性能和驾驶的舒适性。
主动式四轮转向技术则更加复杂和先进。
通过电子控制系统,可以检测车辆的速度、转向角度等参数,并根据这些参数控制后轮的转向角度,以实现更加灵活和优化的操控效果。
这种主动式四轮转向技术不仅可以帮助车辆在低速行驶时提升操控性能,还能在高速行驶时提升车辆的稳定性和车辆的操控性能。
目前,主动式四轮转向技术在高端豪华车型中已经得到了广泛应用。
一些汽车制造商已经推出了具备主动式四轮转向技术的车型,并获得了良好的用户反馈。
这种技术在一些高速行驶和紧急变道等情况下可以发挥重要作用,提高了车辆的稳定性和操控性能。
科技成果——四轮独立驱动与转向电动平台车
关键技术
成果简介
四轮独立驱动与转向电动平台车底盘从机械机构上能够实现四轮独立驱动、四轮独立转向及四轮独立制动,从电气、电控系统方面能够实现整车集成控制,从关键零部件设计和开发方面保证性能实现,提高汽车的主动安全性、操纵稳定性。
技术特征
(1)车轮模块化总成机构集驱动、转向、悬架、制动和车轮于一体。
(2)四轮实现独立转向,车轮转角范围正负90度,具有前轮转向、四轮转向模式,实现原地转向、横行、斜行特殊转向模式。
(3)四轮驱动力矩可以独立控制,具有前进和倒车功能,且可实现牵引力控制算法TCS的验证、驱动横摆力矩控制算法DYC的验证。
(4)对现有的电控液压单元阀系驱动板进行了二次开发,可进行基于制动压力控制的ABS、ESP控制算法验证。
知识产权情况
授权发明专利1项,实用新型专利4项,软件著作权4项。
合作方式
技术开发。
文章编号:1002-6886(2005)06-0074-02电控四轮驱动技术的研究现状与发展趋势李素华(江汉大学机电与建筑工程学院,湖北 武汉 430056) 作者简介:李素华(1971—),女,湖北天门人,江汉大学讲师,华中科技大学硕士生,从事汽车专业课的教学及汽车动力学、汽车性能的仿真控制分析等方面的研究。
收稿日期:2005-4-20摘要:电控四轮驱动技术是汽车的新技术,本文阐述电控四轮驱动技术研究现状,展望四轮驱动技术的发展,推动电控四轮驱动技术的研究与应用。
关键词:四轮驱动 变扭矩 驱动力分配 发展趋势Survey on St a te of D evelop m en t and Trends i n Electr i c Power Four 2whells D r i v i n g TechnologyL I Su 2huaAbstract:The research status of the electric power four 2wheels driving technol ogy is exp licated,The devel op ing trends of this tech 2nol ogy is p r os pected,which is very i m port m ent t o push the further devel opment of research and app licati ons of 4WD technol ogy .Key words:4WD;changeable t orque;tracti on force distributi on;devel opment trends 随着现代汽车技术的发展,人们对汽车各种性能的要求越来越高。
汽车的电控四轮驱动(4W heels D riving Syste m,4WD )技术能够根据前后轴的转速等信息,控制并分配前后轴驱动力,使汽车具有防滑能力、良好的加速性和行驶稳定性。
图3 四轮独立电机驱动线控电动汽车的实物图
4 结束语
当然,四轮独立电机驱动技术也有其不足之处。
第一,如果驱动电机采用轮毂电机,增大了非簧载质量,这会对整车的操控产生一定的不利影响;第二,虽然电子制动可以实现能量回收,但是其制动能力有限,所以仍需要有液压制动系统,因为没有了内燃机,需要附加电动真空泵,这也增加了电量的消耗。
但是,四轮独立电机驱动的优势还是比较明显的,也被认为是电动汽车的最终驱动形式。
因此,高质量的四轮独立电机驱动产品及其控制系统,已经是国际电气和汽车工程界研究的重要方向。
基金项目:2018年广东大学生科技创新培育专项资金(攀登计划专项资金pd jha0852):线控电动汽车的驱动转向电机一体化控制器研究。
深圳市知识创新计划基础研究项目(JCYJ20170818114754288):基于模糊控制的轮毂电机驱动电动汽车线控电液复合制动控制策略研究。
【参考文献】
[1]郭春林,甄子健,武力,等.电动汽车发展前景与关键因素分析[J].汽车工
程,2012,Vol,34(9):852-858.
[2]Matsugaura S,Kawakami K,Shimizu H.Evaluation of Performances for the
In-Wheel Drive System for the New Concept Electric Vehicle “KAZ”[C].。
四轮转向技术的原理及应用前景浅析【摘要】四轮转向技术是一种为汽车提供更灵活转向和更稳定驾驶的技术。
本文介绍了四轮转向技术的原理,包括四轮转向技术的分类和应用领域。
也探讨了四轮转向技术在汽车行业中的发展以及对汽车性能的影响。
分析了四轮转向技术的未来发展趋势和市场前景,并总结了其重要性。
四轮转向技术的应用前景广阔,可以提高汽车的操控性和安全性,将会成为汽车行业发展的趋势之一。
【关键词】四轮转向技术、原理、分类、应用领域、发展、汽车行业、性能、影响、未来发展趋势、市场前景、重要性。
1. 引言1.1 介绍四轮转向技术四轮转向技术是一种现代汽车动力学系统,通过对四个车轮进行独立的转向控制,提高了车辆的操控性能和驾驶稳定性。
传统的汽车在转弯时,只有前轮或者后轮可以进行转向,而四轮转向技术可以使所有四个车轮同时或者独立地进行转向,从而实现更加灵活的转弯和更好的抓地性能。
四轮转向技术的原理是通过控制车辆的转向系统,使得前轮和后轮可以按照不同的角度进行转向。
这种技术可以根据车辆速度、转向角度等参数来调整转向角度,从而提高车辆的操控性和安全性。
四轮转向技术的重要性在于它可以显著改善车辆的操控性能,减少制动距离和车辆失控的风险。
这种技术不仅可以提高驾驶安全性,还可以提升驾驶乐趣,让驾驶员更加轻松和自信地驾驶车辆。
随着科技的不断发展和汽车市场的需求,四轮转向技术将会逐渐成为汽车制造业的重要发展方向,为驾驶员带来更好的驾驶体验。
1.2 阐述四轮转向技术的重要性在现代汽车市场竞争激烈的背景下,四轮转向技术的应用已经成为汽车制造商提升产品竞争力的重要手段。
通过引入四轮转向技术,汽车制造商可以打造更安全、更灵活、更舒适的车型,从而吸引更多消费者。
四轮转向技术也可以为汽车制造商创造更多的市场机会,拓展产品线,提升品牌知名度。
可以说四轮转向技术在汽车制造业中具有重要的地位和作用。
通过不断创新和发展,四轮转向技术将为汽车行业带来更多的机遇和挑战,推动整个行业向着更加先进、智能化的方向发展。
基于再生制动的四轮毂电机独立驱动电动汽车差速转向控制研究随着科技的不断发展,汽车的技术也在不断地更新换代。
电动汽车成为新一代汽车的主要发展方向,再生制动技术也成为电动汽车行业的重要技术之一。
针对传统的四轮驱动电动汽车,研究者们提出了采用四轮毂电机独立驱动的电动汽车,借助再生制动技术实现差速转向控制。
四轮毂电机独立驱动的电动汽车是指将电动汽车的驱动电机集成到车轮中,即为每个车轮都安装一台电机,使得每个车轮都能够独立驱动。
这种结构有助于提高车辆的能量利用效率和功率输出效率,同时也能够提高汽车的马力和加速性能。
再生制动技术是指将汽车制动时产生的能量通过电机转化为电能储存起来,在车辆行驶时供电使用。
再生制动技术可以降低车辆的能量浪费,从而提高车辆的续航里程。
再生制动技术对于四轮毂电机独立驱动的电动汽车来说,也是非常重要的。
由于每个车轮都有独立的电机,因此可以对每个车轮的电机进行独立的再生制动控制,从而提高制动能效并减少电池的充电时间。
此外,再生制动技术还可以用于差速转向控制。
在传统的汽车中,差速器起到了平衡左右车轮输出扭矩的作用,但在电动汽车中,由于每个车轮都有独立的电机驱动,因此可以通过控制每个车轮的输出扭矩实现差速转向控制。
通过再生制动技术的应用,可以实现差速转向控制并减少能量浪费,从而提高汽车的性能和续航里程。
四轮毂电机独立驱动的电动汽车结合再生制动技术可以改变传统汽车转向机构的复杂性,提高驾驶操控性能和安全性。
综上所述,再生制动技术和四轮毂电机独立驱动技术在电动汽车领域都是非常重要的技术。
它们可以提高汽车的能源利用效率和驾驶性能,同时也可以减少能量浪费和提高续航里程。
在未来的发展中,这两项技术将持续发挥重要作用,推动电动汽车技术不断进步。
四轮毂电机独立驱动的电动汽车结合再生制动技术可以实现智能化控制,提高车辆的安全性和驾驶舒适性。
通过传感器对车辆的速度、方向、加速度等数据进行实时监测和反馈,可以对每个车轮的输出扭矩进行精确控制,从而实现更加灵活、稳定和安全的驾驶体验。
2024年电动助力汽车转向系统市场发展现状1. 概述电动助力汽车转向系统是一种采用电力设备来辅助驾驶员转向操作的系统。
它在传统汽车转向系统的基础上增加了电动助力装置,通过电力来辅助驾驶员实现转向操作,提高了驾驶的便捷性和操控性。
随着电动助力汽车的快速发展,电动助力汽车转向系统市场也呈现出快速增长的趋势。
2. 市场发展状况2.1 市场规模目前,电动助力汽车转向系统市场的规模正在不断扩大。
根据市场研究机构的数据显示,预计在未来几年内,该市场的年复合增长率将超过10%。
这主要归因于电动汽车市场的快速增长以及对操控性更高的需求。
2.2 市场需求随着环保意识的提升和对汽车操控性要求的增加,消费者对于电动助力汽车转向系统的需求也在不断提升。
电动助力汽车转向系统具有更高的操控性和响应速度,使驾驶员能够更容易地操控车辆,并在不同的道路条件下实现更准确的转向操作。
2.3 市场竞争格局目前,电动助力汽车转向系统市场呈现出较为集中的竞争格局。
主要的市场参与者包括汽车制造商、零部件供应商和技术提供商。
其中,汽车制造商在研究和开发电动助力汽车转向系统方面扮演着重要角色。
同时,一些技术提供商也通过提供先进的电动助力汽车转向系统技术来获取竞争优势。
2.4 技术创新与发展趋势在电动助力汽车转向系统市场中,技术创新是一个重要的推动因素。
随着科技的不断进步,电动助力汽车转向系统也在不断革新和改进。
目前,一些新技术已经应用到电动助力汽车转向系统中,如电动助力转向电机的高效设计、智能化转向控制系统等。
这些技术的应用将进一步提升电动助力汽车的操控性和安全性。
3. 市场前景3.1 增长预期基于以上市场发展现状和趋势,电动助力汽车转向系统市场有望继续保持快速增长的态势。
预计未来几年,市场规模将继续扩大,并且随着电动汽车市场的快速发展,电动助力汽车转向系统的需求将进一步增长。
3.2 发展机遇电动助力汽车转向系统市场的快速发展为相关企业带来了巨大的发展机遇。
摘要由于石油等燃料属于不可再生能源,而如今汽车的保有量一直呈现增长趋势,因此电动汽车技术成为解决能源与环境危机的必然发展趋势。
相对于集中式驱动电动汽车,分布式驱动的传动方式可以明显体现出更加良好的动力学操控性,高传动效率以及简化的系统结构,于是分布式驱动电动汽车逐渐开始变成研究热点。
本文以四轮独立驱动电动汽车为研究对象,对纵向动力学控制进行研究。
利用分布式驱动汽车四轮转矩可独立控制的特点,考虑轮胎的动态特性和制动系统执行器的动态特性,基于分层控制理念,利用先进控制分配技术,实现车辆的稳定性控制并提高控制性能。
主要完成了以下研究工作:(1)建立了整车动力学模型,并搭建了CarSim/Simulink联合仿真平台。
利用CarSim软件搭建了模块化的整车动力学模型,并根据控制模型需求,配置了CarSim与MATLAB/Simulink软件之间的I/O口,完成整车模型与控制器模型的连接。
(2)基于逆轮胎模型设计了稳态车轮滑移率控制策略。
首先基于带约束的优化分配方法将目标纵向轮胎力进行分配,然后通过Dugoff逆轮胎模型求出目标滑移率,再利用滑模控制(Sliding Mode Control,SMC)对目标滑移率进行跟踪控制。
最后对基于逆轮胎模型的轮胎力控制分配效果与不考虑轮胎动态特性的轮胎力控制分配效果进行了仿真对比。
结果表明,本文所提出的考虑轮胎动态特性,基于逆轮胎模型,通过滑移率控制进行轮胎力控制分配的策略,有效地提高了轮胎力的控制精度,轮胎力绝对误差至少降低了51.10%。
(3)基于执行器动态控制分配方法设计了极限工况下的滑移率控制策略。
首先在上层控制器中通过滑模控制跟踪滑移率,防止车轮出现滑转和抱死,得到驱动防滑控制(Acceleration Slip Regulation,ASR)转矩和制动防抱死控制(Anti-lock Braking System,ABS)转矩。
然后在制动工况下,下层控制器考虑电机和液压制动系统的动态特性,基于模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)动态分配的方法,对电机和机械制动进行转矩分配,实现复合制动。
四轮独立驱动转向电动车传动及制动系统设计本科生毕业论文一、内容简述本文旨在设计一款四轮独立驱动转向电动车的传动及制动系统。
研究内容包括电动车的设计背景与意义,对于四轮独立驱动转向电动车的工作原理与现状的深入分析,以及针对其传动系统和制动系统的具体设计。
研究目的在于提高电动车的性能、安全性和稳定性,以适应现代城市环境和用户需求。
首先本文将概述电动车传动系统的设计思路与方案,这包括电机的选择及其布局设计,传动系统的结构设计,以及传动效率的优化等。
通过选择合适的电机类型和布局方式,以实现四轮独立驱动转向的功能,提高车辆的灵活性和稳定性。
同时对传动系统进行优化设计,以提高传动效率,确保车辆的动力性能和经济性能。
其次本文将详细介绍电动车制动系统的设计,制动系统是保证车辆安全的关键部分。
本文将分析制动系统的设计要求,包括制动性能、制动稳定性、制动安全性等方面。
将探讨不同类型的制动系统(如液压制动、再生制动等)在四轮独立驱动转向电动车中的应用,并进行对比分析,以确定最佳的制动系统设计方案。
本文将探讨该设计的优化策略和未来发展方向,将分析现有设计方案的优缺点,并提出改进意见。
同时结合当前技术的发展趋势和市场需求,对四轮独立驱动转向电动车的传动及制动系统的未来发展方向进行展望。
这将有助于推动电动车技术的发展,提高电动车的性能和安全性,为未来的智能交通和绿色出行做出贡献。
1. 研究背景和意义随着科技的不断进步和环保理念的深入人心,电动车作为一种绿色、高效的交通工具在全球范围内得到了广泛的关注和应用。
四轮独立驱动转向电动车作为电动车的一种新型发展形式,其灵活性和适应性使其在多种复杂环境和特殊应用场景中具有显著优势。
特别是在自动驾驶技术日益成熟的背景下,四轮独立驱动转向技术成为了研究的热点。
它不仅在军事领域有重要作用,在民用领域如自动驾驶汽车、智能物流、应急救援等领域也具有广阔的应用前景。
因此对于四轮独立驱动转向电动车传动及制动系统的研究显得尤为重要。
新能源汽车电机及控制器市场分析现状1. 前言随着全球对环境保护意识的提高,新能源汽车在世界范围内得到了广泛的关注和推广。
新能源汽车电机及控制器作为新能源汽车的核心组件之一,其市场也逐渐发展壮大。
本文将对新能源汽车电机及控制器市场的现状进行分析。
2. 市场需求和趋势随着环境污染和能源稀缺的问题日益突出,全球对于减少尾气排放和节能减排的需求不断增加。
新能源汽车作为替代传统燃油汽车的选择之一,受到了政府政策的大力支持和消费者的认可。
这为新能源汽车电机及控制器市场带来了巨大的需求。
另外,新能源汽车电机及控制器市场的发展也受到技术进步和成本下降的推动。
随着电子技术和电动机技术的不断突破,新能源汽车电机及控制器的性能不断提升,同时价格也在逐渐下降,大大降低了新能源汽车的成本。
这也为新能源汽车电机及控制器市场的发展提供了良好的机遇。
3. 市场规模和竞争格局目前,全球新能源汽车电机及控制器市场规模正在快速增长。
根据市场研究公司的数据,2019年全球新能源汽车电机及控制器市场规模达到了xx亿美元。
预计到2025年,市场规模将进一步扩大。
在全球新能源汽车电机及控制器市场中,主要的竞争企业包括A公司、B公司和C公司等。
这些企业在技术研发、产能扩展和市场拓展方面具有一定的竞争优势。
此外,新能源汽车电机及控制器市场还存在一些中小型企业,它们通过技术创新和差异化竞争来获得一定的市场份额。
4. 市场挑战和发展趋势尽管新能源汽车电机及控制器市场发展迅速,但仍面临着一些挑战。
首先,新能源汽车电机及控制器的技术创新和研发投入需要大量资金和人力资源,这对于一些中小型企业来说是一个较大的挑战。
其次,全球新能源汽车电机及控制器市场竞争激烈,企业需要不断提升产品性能和降低成本才能保持竞争力。
未来,新能源汽车电机及控制器市场将呈现出以下几个发展趋势。
首先,随着电动化技术的进一步发展,新能源汽车电机及控制器的性能将不断提升,实现更高的功率密度和效率。
四轮独立驱动—独立转向电动车辆动力学控制现状作者:来鑫陈辛波方淑德谢万军来源:《河北科技大学学报》2016年第04期摘要:四轮独立驱动-独立转向(4WID-4WIS)电动车辆除具有分布式驱动电动车辆传动链短、传动高效、结构紧凑的优点外,车辆的机动性及可操控性更高。
通过对4WID-4WIS车辆的运动学及动力学控制展开论述,提炼了相关研究的热点与难点:在车辆控制系统构架上广泛采用分布式网络控制系统,非理想网络下的控制实时性、可靠性问题是研究的难点,动力学分层控制方法是研究的热点;在车辆动力学控制方法上,主要研究集中在基于一个或多个优化目标的转矩分配方法,协调多个控制目标的集成控制成为重要的研究方向;为了解决4WID-4WIS车辆转向模式停车切换的问题,基于该车辆的控制自由度冗余对转向模式动态切换方法的研究成为一个新的研究方向。
关键词:车辆工程;4WID-4WIS电动车辆;动力学控制;转向模式动态切换;集成控制;网络控制中图分类号:U469.72文献标志码:A文章编号:1008-1542(2016)04-0322-07Abstract:The four-wheel independent drive and four-wheel independent steering (4WID-4WIS) vehicle has the advantages of short transmission chain, high efficiency, compact structure, and high maneuverability. The kinematics and dynamic control of the 4WID-4WIS vehicle are discussed, then key and difficult problems are refined. The distributed network control system is widely used in the vehicle control system, so that real-time and reliable control under non-ideal network is the research challenges, and hierarchical control method is a hot research topic. For the vehicle dynamics control method, the main research focuses on torque distribution method under one or more optimization objectives, and integrated control which harmonizes multi control subjects has become an important research direction. In order to solve the problem of steering mode static switching of the 4WID-4WIS vehicle, the study on the dynamic switching method based on redundant control degree of freedom is a new research direction.Keywords:vehicle engineering; 4WID-4WIS electric vehicle; dynamics control; dynamic switching of steering mode; integrated control; network control随着日益严峻的能源短缺、大气污染、交通事故等问题的产生,发展电动汽车已成为体现能源安全、可持续发展和自主创新的国家战略需求。
近年来,在诸如高性能分布式驱动电动汽车关键基础问题研究及轮边电驱动系统关键零部件及其底盘应用技术研究等项目的资助下,对分布式驱动电动汽车高效节能、高速安全以及高度便捷相关的基础科学问题及关键零部件进行了研究[1-3]。
分布式驱动电动车辆的主要特征是将驱动电机分散布置在驱动轮内或附近,具有传动链短、传动效率高、结构紧凑等优点,通过冗余可控自由度的协调控制来分配与优化驱动力与制动力,能极大地提高车辆能耗、主动安全性等性能,成为未来电动车辆重要的发展方向,受到国内外研究人员的高度重视与关注。
四轮独立驱动(four wheel independent drive,4WID)电动车辆是典型的分布式驱动电动车辆,在4WID车辆上进一步引入四轮独立转向技术,形成了四轮独立驱动-独立转向(4WID-4WIS)车辆这一新型车辆架构,该车辆除继承了分布式驱动电动车辆的优点外,冗余可控自由度更大,车辆的机动性及可操纵性更高,可实现前轮转向、后轮转向、四轮转向、任意点转向、原地转向、直行、斜行、蟹行等多种转向模式,广泛应用于工业、农业、军事、宇宙探索等多个领域[1,4-5],具有广阔的应用前景,成为车辆领域的研究热点。
4WID-4WIS车辆具有冗余的控制自由度,目前对于该车辆的运动学及动力学控制主要集中在:利用冗余控制自由度,基于车辆运动学与动力学,且通过恰当的协调控制实现车辆的机动性、动力性、安全性、稳定性和经济性等。
本文通过综述国内外关于4WID-4WIS车辆运动学及动力学的控制现状,提炼热点及难点问题,并对4WID-4WIS车辆转向模式的动态切换方法研究进行论述及展望。
1网络化的控制系统结构4WID-4WIS车辆所有车轮均可独立地驱动、制动及转向,取消各车轮之间的机械约束关系,执行器数量明显多于车辆姿态被控物理量,具有多个控制自由度冗余(冗余度为2n-3,n 为车轮个数,n≥3)[5],给整车运动学及动力学控制带来高度灵活性的同时,也带来各车轮运动控制的实时性、协调性及可靠性问题,因此对控制系统提出了更高要求。
目前常采用的是分布式网络控制形式,其结构如图1所示。
主控制器实时对各车轮的运动进行计算与优化,并将控制信号发送到车载网络上,各转向控制器与驱动控制器接收主控制器的信号实施闭环控制,同时将各车轮的运动状态通过网络发送给主控制器。
这种网络控制架构具有信息集中、控制分散、扩展方便等特点,在四轮独立驱动/转向车辆中得到广泛应用。
目前,对于4WID-4WIS车辆网络控制系统的研究重点主要集中在:1)网络方式的研究,目前应用较多的是CAN网络[6-7]、TTCAN网络[8]及FlexRay网络[9],其中TTCAN与FlexRay为时间触发网络,与事件触发的传统CAN网络相比较,实时性及可靠性高,适合大负载、高实时性的网络控制需求;2)延时、丢包等非理想网络环境下控制策略与算法研究,文献[10]提出了一种基于网络预测直接横摆转矩的控制算法,对网络故障带来的不利影响进行有效补偿;3)分布式网络控制环境下车辆的动力学控制方法研究,目前主要采用分层控制结构,文献[11]采用了两层控制系统,上层为车辆动力学控制层,下层为车辆运动状态计算及控制层。
文献[12]采用三层控制结构,上层控制器结合车辆动力学设计了滑模横摆力矩观测器,中层控制器进行各车轮转矩及转向角的优化与分配,下层控制器负责驱动电机与转向电机的控制。
研究分层网络结构下车辆的动力学控制策略与算法是目前的研究热点。
2 4WID-4WIS电动车辆的控制策略与方法2.14WID电动车辆的动力学控制方法4WID电动车辆将驱动电机分散到各个车轮,这种分布式驱动的结构给车辆的动力学控制带来了很大的便利。
作为一个冗余控制系统,在满足基本的动力学要求的情况下,4个车轮的转矩分配具有多种可能。
目前国内外的研究重点与热点主要表现在如下方面。
1)各车轮驱动力矩的分配与优化目前,各车轮转矩优化分配目标主要从以下三方面考虑:从安全性着手的分配方法主要有基于简单规则[13]、轮胎附着利用率之和最小[11,14-15]、各车轮附着余量最小[16-17]、驱动电机失效下的转矩分配[18-19];经济性是电动车辆研究所关注的重要方面,因此从节能方面考虑追求驱动及传动系统的效率最优[20-21]成为研究的热点问题;文献[22]提出了一种“前后轮节能分配,左右轮安全调节”的兼顾安全与节能的转矩分配方法,在满足横摆力矩需求的前提下,尽量提高驱动系统效率。
2)车辆行驶状态参数的估计方法车辆状态参数是车辆动力学控制的基础。
由于汽车行驶状态之间的耦合关系十分严重,使得一个行驶状态或参数估计往往涉及其他几个行驶状态和路面参数的估计,估计的难度非常大。
与传统车辆相比, 4WID电动车辆获取驱动力矩和制动压力等信息更加便利,这些信息的获取大大提高了车辆状态的估算速度与精度。
车辆状态参数估算主要包括车轮载荷估计、车速估计、质心侧偏角估计和路面附着系数估计等,其中质心侧偏角估算涵盖了大部分车辆状态参数的估计,因此估算难度较大,目前的估计算法主要有[23-27]:直接积分法、模糊逻辑法、神经网络法、卡尔曼滤波算法、龙贝格观测器算法、鲁棒观测器算法、滑模观测器算法以及基于李亚普诺夫理论推导的非线性观测器算法等。
随着车辆智能化要求的提高,结合现代信息技术与控制技术进行车辆行驶状态参数的估计将成为车辆动力学研究的重点与难点。
3)车辆的动力学集成控制4WID车辆由于在动力驱动上的冗余,因此在动力学控制层具有多种控制方法,文献报道较多的有直接横摆力矩控制[28]、差动驱动助力转向控制[29]、垂向力稳定性控制系统[30]、侧倾稳定性控制系统[31]等,这些控制大多只关注了一个控制目标。
从文献上看集成控制方法成为了4WID车辆动力学控制研究的趋势[1,22],这种控制方法集合了多个控制目标,通过一定的控制策略与算法,达到多个控制目标下的动力学最优,实现多个冲突控制目标的解耦与相容。
如侧倾控制与横摆控制的集成控制、横摆-俯仰及侧倾的集成控制等。
2.24WIS电动车辆的控制方法4WIS车辆能在车辆低速时提高机动性,在高速时能改善车辆的操纵稳定性。
目前该研究重点主要集中在运动学及动力学下车辆各车轮转向角的实时分配。
文献[32]利用阿克曼转向原理实时求解瞬时转向中心,利用最小二乘法求解每个车轮的目标转向角。
文献[33]利用侧偏角与横摆角速度保持恒定的稳态条件及阿克曼转向原理得出了各车轮之间的动力学关系。
文献[34]以四车轮侧偏角之和最小为优化目标,以质心侧偏角为零作为约束条件设计前馈控制器及反馈控制器,结果表明车辆具有较好的跟踪性能。