• 2021年第19卷第3期文章目次
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    • 车辆动力学与控制研究进展

      2021, 19(3):1-4. DOI: 10.6052/1672-6553-2021-042

      摘要 (143) HTML (68) PDF 341.75 K (217) 评论 (0) 收藏

      摘要:从车辆纵、横、垂向动力学三个方面,结合电动汽车、智能网联等热点问题,介绍了目前车辆动力学与控制领域的研究成果.车辆纵向动力学方面包括车辆传动系统换挡控制、制动系统的设计与控制以及车辆状态的参数估计;车辆横向动力学方面涉及车辆转向系统设计与横向稳定性控制;车辆垂向动力学方面包括悬架系统的优化设计与半/主动控制.专刊研究成果涉及车辆动力学与控制方向的多种问题,可为今后开展相关研究提供参考.

    • 轮毂驱动电动车辆动力学稳定性滑模控制策略研究

      2021, 19(3):5-14. DOI: 10.6052/1672-6553-2021-015

      摘要 (55) HTML (31) PDF 2.14 M (182) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高轮毂驱动电动车辆的操纵稳定性,理论分析了车辆横摆角速度和质心侧偏角对于车辆稳定性的影响.设计了基于滑模变结构控制理论和直接横摆力矩控制的双层控制器.在Carsim中搭建了四轮轮毂电机驱动车辆仿真实验平台,并进行了Carsim/Simulink联合仿真,在标准换道工况下,分别验证了基于质心侧偏角的滑模变结构控制和基于横摆角速度的滑模变结构控制策略的效果,验证了双层车辆稳定性控制策略的有效性和稳定性.

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    • 重型车线控液压制动系统动力学分析与控制

      2021, 19(3):15-21. DOI: 10.6052/1672-6553-2021-004

      摘要 (30) HTML (22) PDF 1.27 M (158) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对重型车的主动安全性能问题,进行重型车制动过程线控液压制动系统的动态性能研究;分析了重型车线控液压制动系统的原理架构及工作模式,对系统的关键液压部件进行数学建模,在AMESim软件环境中建立了重型车线控液压制动系统的液压模型;设计了蓄能器压力保持控制策略及基于PID算法的轮缸压力跟随控制策略;将控制策略嵌入电子控制单元,研制了HBW试验台架;模拟典型制动工况,进行了重型车轮缸压力动态特性仿真及试验验证.结果表明所建立的液压模型准确,且重型车线控液压制动系统动态响应速度快,控制精度高.

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    • 智能客车转向助力系统控制器设计与实现

      2021, 19(3):22-30. DOI: 10.6052/1672-6553-2021-005

      摘要 (41) HTML (30) PDF 738.80 K (181) 评论 (0) 收藏

      摘要:为满足客车电动化和智能化的需求,本文研究开发了适用于智能客车转向助力系统的控制器.内容主要包括:基于EHPS系统的结构原理和控制策略,设计制作了以STM32F103zet6型芯片为内核的控制器;硬件设计包括了单片机最小系统电路、电源电路、信号采集电路、功率集成模块电路、CAN通信电路以及故障与高温报警电路等;综合各硬件部分的设计,制作了EHPS系统控制器实物;在控制策略方面,采用id=0的矢量控制方法控制无位置传感器式永磁同步电机;在软件实现方面,主要设计了控制决策部分、电机驱动控制部分、故障诊断与发送部分等程序;最后对控制器进行了台架试验和EHPS系统试验.测试了控制器对电机的控制效果.试验结果显示:电机的目标转速响应迅速并且输出稳定,本文研制的控制器实现了对永磁同步式助力电机的控制.EHPS系统试验测试了控制器对客车转向助力的实现效果,EHPS系统试验结果显示:自主研制的EHPS系统控制器在工作时,操纵方向盘的转矩明显减小,且转向助力系统有良好的助力性能;随着车速的增加,操纵方向盘助力力矩随之减小,实现了助力动态变化,达到了客车常规助力模式的要求.

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    • 分布式多轴车机电复合制动系统的拓扑结构方案及制动性能分析

      2021, 19(3):31-37. DOI: 10.6052/1672-6553-2021-006

      摘要 (28) HTML (29) PDF 791.83 K (132) 评论 (0) 收藏

      摘要:分布式驱动多轴车机电复合制动系统,可充分利用其各轮电机再生制动的性能,改善整车的制动性能.应用多轴车悬架变形协调的力学模型,计算不同制动强度下制动过程中的轴荷转移,设计基于 ECE 法规的多轴车各轴间制动力分配系数;建立包含气制动迟滞特性在内的多轴车机电复合制动系统的联合仿真模型,制定基于规则的串联式复合制动系统的控制逻辑,研究去除不同气制动轴数及消减气动容量条件下的制动性能,在保证整车制动性能的前提下,可简化多轴车的气制动系统部件,提高车辆底盘的利用空间.

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    • 基于模糊PID算法的整车避撞控制多工况仿真

      2021, 19(3):38-45. DOI: 10.6052/1672-6553-2021-007

      摘要 (34) HTML (37) PDF 1.49 M (174) 评论 (0) 收藏

      摘要:整车避撞控制系统是一项关键的主动安全配置,当车辆行驶碰到突发情况时,可以及时作出调整以保证整车的行驶安全性能.文章基于Carsim软件建立了整车动力学模型,依据行车安全距离模型,设计了模糊控制与PID控制相结合的分层控制器来模拟整车紧急避撞控制,搭建了六种速度工况进行纵向整车避撞控制系统的联合仿真.在车辆检测到与前车有碰撞危险时,基于模糊控制与PID控制的整车避撞控制系统介入工作,使得车辆减速制动,最终保证与前车维持一定的安全距离停车或跟车行驶.仿真结果表明,该整车避撞控制系统满足避撞要求,可实现安全行驶.

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    • 基于模糊PID算法的车身稳定控制策略与多工况联合仿真

      2021, 19(3):46-52. DOI: 10.6052/1672-6553-2021-008

      摘要 (33) HTML (39) PDF 2.42 M (137) 评论 (0) 收藏

      摘要:汽车电子稳定系统(ESP)是一项关键的主动安全配置,它能够在车辆高速过弯时防止出现侧滑和失控,维持汽车的稳定行驶.为了评估并提高不同工况下整车行驶的稳定性,就需要对目前的车身稳定控制算法进行比较并改进.本文基于Carsim软件建立了某乘用车的整车动力学模型,联合Simulink软件进行车身稳定控制的联合仿真.把整车行驶的侧向位移、质心侧偏角、横摆角速度和侧向加速度等动力学参数作为评价量,基于双移线、正弦和角阶跃工况,采用传统的PID控制算法和目前较新的模糊PID控制算法对整车的行驶稳定性进行控制.仿真结果表明,模糊PID控制策略的实时性和自适应性更好,能够提升整车的行驶稳定性和成员的驾乘舒适性.

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    • 无离合器机械式自动变速器换挡过程的扭矩控制

      2021, 19(3):53-59. DOI: 10.6052/1672-6553-2021-009

      摘要 (23) HTML (29) PDF 861.65 K (209) 评论 (0) 收藏

      摘要:电动汽车所采用的无离合器机械式自动变速器的降扭和扭矩恢复会引起传动系统的扭振,降扭调节不当还会对后续的换挡控制产生不利影响.为提高换挡品质,对换挡过程的降扭和扭矩恢复两个阶段的动力学机理和控制方法进行了研究.建立了传动系统扭振模型和同步器齿轮啮合模型,分析了换挡过程扭矩变化对扭振的激励规律,揭示了非充分降扭对摘挡过程车辆动力学性能以及执行机构损伤的影响机理;根据二阶系统特性设计了扭矩控制器,根据系统初始状态假设设计了虚拟系统,实现了对扭矩控制过程的系统扭振抑制和初始状态估计;完成了降扭和扭矩恢复控制效果仿真验证.研究表明,所设计控制器可以通过调节控制率系数来配置系统阻尼比,从而得到不同的扭矩控制特性,在阻尼比系数接近于1时能够有效降低降扭阶段和扭矩恢复阶段产生的扭转振动.

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    • 基于轮胎与三维路面接触分析的车辆半主动控制研究

      2021, 19(3):60-68. DOI: 10.6052/1672-6553-2021-010

      摘要 (31) HTML (29) PDF 2.39 M (181) 评论 (0) 收藏

      摘要:轮胎与路面的接触关系的模拟影响着车辆悬架响应和控制的精度.在运用分形理论构建的三维路面模型基础上,建立了轮胎与路面的三维动态接触关系.针对1/4车辆悬架模型,分别搭建了被动悬架、模糊PID控制和天棚阻尼控制算法,在两种接触条件下对比了被动悬架和两种控制算法的车辆悬架垂向加速度、悬架动挠度及轮胎力的时域和频域响应情况.计算结果表明,采用模糊PID控制算法在车辆平顺性方面优于被动悬架和天棚阻尼控制算法;车辆在考虑轮胎和路面三维接触时,在面接触工况下,车身加速度、悬架动挠度及轮胎力响应的峰值都低于点接触工况.

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    • 基于洛伦兹力的汽车转向节缺陷检测方法研究

      2021, 19(3):69-73. DOI: 10.6052/1672-6553-2021-011

      摘要 (30) HTML (19) PDF 510.79 K (124) 评论 (0) 收藏

      摘要:转向节作为连接汽车转向系统和悬架系统的关键部件,其性能直接影响交通事故的发生率.本文针对汽车转向节缺陷检测方法与技术存在的缺点和不足,提出一种基于洛伦兹力的汽车转向节缺陷检测新方法.新方法通过控制电磁信号耦合在转向节内产生洛仑兹力,洛仑兹力使转向节内部固体粒子振动激发超声信号,通过采集超声信号重建图像以检测转向节缺陷分布.本文研究了洛伦兹力检测的基本原理,通过控制电场和磁场信号激励产生洛仑兹力的过程,进一步就检测方法中的平面模型进行了理论分析和仿真计算.计算结果表明,以洛仑兹力为声源的耦合检测方法中,转向节中的电流密度分布、洛伦兹力分布和洛伦兹力散度分布均能够体现转向节的电导率分布.本文的研究工作为新方法的应用提供研究基础,有利于推动汽车安全检测行业的新检测技术理论的发展,新检测技术方法的应用.

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    • 刚柔耦合特种车辆越障行驶动力学分析及悬架优化

      2021, 19(3):74-82. DOI: 10.6052/1672-6553-2021-012

      摘要 (57) HTML (29) PDF 1.28 M (224) 评论 (0) 收藏

      摘要:考虑炮管柔性,建立了某轮式特种车辆的刚柔耦合整车动力学模型,并与刚性车辆模型进行对比,分析了刚柔耦合建模对炮管响应的影响;然后计算了该车通过垂直凸台障碍路面的极限高度,分析了刚柔耦合特种车辆通过凸台障碍路面时的动力学特性.以车辆质心垂向加速度为优化目标,悬架刚度和阻尼为优化参数,对悬架进行优化.结果表明,炮管的弹性变形对炮口垂向和水平方向线位移、线速度和角速度的影响显著,建模中有必要考虑炮管柔性,以更准确地计算车辆响应;低速行驶、小的凸台高度,对减小车辆振动有利,在各种工况参数下炮管的垂向振动都比车体振动剧烈;单侧轮通过障碍可以减小路面对整车的冲击,双侧轮通过障碍可以提高车辆稳定性并减小炮管振动;悬架优化后整车和炮管的垂向加速度都明显降低,车辆平顺性得到有效改善.

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    • 汽车质量与道路坡度串行估计方法

      2021, 19(3):83-88. DOI: 10.6052/1672-6553-2021-013

      摘要 (31) HTML (37) PDF 1.61 M (204) 评论 (0) 收藏

      摘要:汽车质量与道路坡度是汽车主动安全控制系统的重要参数.提出一种汽车质量与道路坡度串行估计算法.根据汽车质量与道路坡度变化的快慢进行分层串行估计,将缓慢变化的汽车质量作为第一层的估计输出,将快速变化的道路坡度作为第二层的估计输出.基于纵向动力学,首先由轮胎驱动力矩与横摆角速度通过递推最小二乘法(Recursive Least Squares, RLS)算法进行第一层的汽车质量估计;接着将估计得到的汽车质量代入至第二层牛顿迭代法进行道路坡度估计.与传统的自适应估计方法相比,提出的算法可以减少实时估计参数的耦合效应,且不需要额外的传感器;最后通过仿真及模型车辆道路试验对所提出的算法进行验证,仿真及试验结果表明:所提出的辨识算法能够准确实时地估计汽车质量与道路坡度.

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    • 轮毂式电机驱动电动汽车主动悬架滑模控制研究

      2021, 19(3):89-94. DOI: 10.6052/1672-6553-2021-014

      摘要 (35) HTML (30) PDF 995.81 K (136) 评论 (0) 收藏

      摘要:悬架作为车身、车架和车轮之间的一个连接结构系统,对车辆的行驶平顺性、操纵稳定性、驾乘舒适性等具有较大影响.针对新型主动悬架系统能改善驾乘舒适性、防止驾驶者的疲劳,以及保证极限工况危急时刻车辆操控权限的优点,建立采用悬置轮毂式电机驱动的电动汽车四分之一主动悬架模型,设计了基于电磁作动器的主动悬架滑模控制系统,运用李雅普诺夫判据证明了该系统的稳定性,并采用趋近律方法降低滑动模态带来的抖振影响. 在Matlab/Simulink中进行四分之一主动悬架建模,与Carsim联合仿真实验,使用白噪声模拟的B级路面与冲击激励作为输入验证主动悬架系统的车身垂向加速度、悬架动挠度、轮胎动载荷等性能,结果表明:设计的滑模控制系统能够减少车身所受影响,明显提高车辆的驾乘舒适性和平顺性.

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