亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于IEHB 系統(tǒng)的車輛穩(wěn)定性控制研究

        2022-12-28 08:04:38張祥琨胡君穎
        汽車電器 2022年11期
        關(guān)鍵詞:輪缸偏角角速度

        張祥琨, 胡君穎, 柯 栒, 池 雪, 程 前

        (上汽通用汽車有限公司武漢分公司, 湖北 武漢 430200)

        車輛穩(wěn)定性的控制通常是針對(duì)車輛的橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角,將其進(jìn)行控制并跟蹤期望值,能在多種工況下及時(shí)并且主動(dòng)地干預(yù)汽車行駛,很大程度上提高了汽車的安全性[1-2]。

        隨著汽車趨向智能化,制動(dòng)性能更優(yōu)越的線控制動(dòng)系統(tǒng)正逐步取代傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)[3]。因此,有必要在集成式電液制動(dòng)系統(tǒng)(Integrated-Electro-Hydraulic Brake system,,IEHB) 的基礎(chǔ)上對(duì)穩(wěn)定性控制系統(tǒng)進(jìn)行研究,以IEHB系統(tǒng)及其控制器作為底層執(zhí)行機(jī)構(gòu),從而實(shí)現(xiàn)車輛穩(wěn)定性控制。

        車輛的穩(wěn)定性控制具有非線性、相互耦合且較復(fù)雜的特點(diǎn),傳統(tǒng)的控制方法如PID控制、模糊控制等控制效果都不是很令人滿意?;?刂齐m然在解決系統(tǒng)的非線性問題時(shí)比較有效,但是滑模控制存在的抖振問題也不容忽視[4]。因此,設(shè)計(jì)一種模糊滑模聯(lián)合控制器獲得所需的附加橫擺力矩,通過模糊控制輸出滑??刂频那袚Q增益,有效地消除系統(tǒng)的抖振,提高車輛的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性。

        1 IEHB系統(tǒng)組成及其控制器

        本文所采用的IEHB系統(tǒng)如圖1所示。該系統(tǒng)是一種集成度高且構(gòu)型簡單可靠的新型線控液壓制動(dòng)系統(tǒng),能夠較好地完成ESC、ABS等輔助駕駛功能的制動(dòng)需求[5]。

        圖1 IEHB系統(tǒng)原理圖

        其主要由以下4個(gè)部分組成。

        1) 踏板模擬單元:模擬踏板感并通過踏板行程傳感器識(shí)別制動(dòng)意圖。

        2) 電動(dòng)主缸單元:通過電機(jī)帶動(dòng)減速增矩機(jī)構(gòu)來推動(dòng)主缸推桿建立主缸壓力。

        3) 液壓調(diào)節(jié)單元:通過調(diào)節(jié)增壓閥(常開閥) 與減壓閥(常閉閥) 的開度和電動(dòng)泵來調(diào)節(jié)各個(gè)輪缸壓力。

        4) 系統(tǒng)控制器:根據(jù)駕駛員的制動(dòng)意圖或上層控制器發(fā)出的主動(dòng)制動(dòng)指令對(duì)系統(tǒng)實(shí)施控制。

        IEHB系統(tǒng)的工作原理如下:IEHB系統(tǒng)在增壓時(shí),永磁同步電機(jī)正轉(zhuǎn)帶動(dòng)由二級(jí)齒輪和滾珠絲杠組成的減速增矩機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng),從而推動(dòng)主缸推桿前進(jìn)以建立主缸壓力,液壓調(diào)節(jié)單元(HCU) 中的增壓閥開啟,減壓閥和電動(dòng)泵都關(guān)閉,使制動(dòng)輪缸通過增壓閥進(jìn)行增壓;保壓時(shí),助力電機(jī)停止動(dòng)作使主缸壓力不變,HCU中的增壓閥、減壓閥和電動(dòng)泵都關(guān)閉,維持輪缸壓力不變;減壓時(shí),助力永磁同步電機(jī)反轉(zhuǎn)帶動(dòng)主缸推桿后退,HCU中的增壓閥關(guān)閉,減壓閥開啟,電動(dòng)泵(柱塞泵和泵電機(jī)) 進(jìn)行工作,使輪缸里的制動(dòng)液流到低壓蓄能器中,從而實(shí)現(xiàn)輪缸快速減壓。

        該IEHB系統(tǒng)的壓力控制策略主要采用以下控制方法。

        主缸壓力控制器采用單神經(jīng)元PID控制,得到期望的助力電機(jī)轉(zhuǎn)角位置。①針對(duì)永磁同步電機(jī)設(shè)計(jì)位置-轉(zhuǎn)速-電流三閉環(huán)PI控制,建立期望的主缸壓力;②輪缸壓力由多個(gè)控制器聯(lián)合調(diào)控,對(duì)于增壓閥采用查表法PID控制;③對(duì)于減壓閥采用模糊控制;④對(duì)于電動(dòng)泵采用邏輯門限值控制,從而實(shí)現(xiàn)由主缸到輪缸的IEHB系統(tǒng)整體壓力精確控制。

        IEHB系統(tǒng)控制框架如圖2所示,其中,pw_d為制動(dòng)輪缸期望壓力,pm_d為主缸期望壓力,pw為制動(dòng)輪缸實(shí)際壓力,pm為主缸實(shí)際壓力。

        圖2 IEHB系統(tǒng)控制框架

        2 汽車動(dòng)力學(xué)建模

        在Simulink軟件中搭建控制器的模型,與CarSim整車模型協(xié)同仿真,車輛模型準(zhǔn)確,仿真結(jié)果真實(shí)有效[6],在CarSim中選取某B型乘用車作為整車動(dòng)力學(xué)模型。

        線性二自由度車輛模型輸入和輸出響應(yīng)特性良好,故選擇二自由度車輛模型作為參考模型,將中性轉(zhuǎn)向條件下得到的質(zhì)心側(cè)偏角和橫擺角速度作為標(biāo)準(zhǔn),并考慮汽車輪胎與路面摩擦力的約束條件,得到汽車運(yùn)動(dòng)二自由度的線性微分方程[7]。

        由于側(cè)向加速度ay不能超過轉(zhuǎn)向時(shí)輪胎與地面的最大附著系數(shù),即ay=ωrd·u

        3 車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        針對(duì)汽車轉(zhuǎn)向,設(shè)計(jì)了一個(gè)基于IEHB的車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng),以橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角的實(shí)際值與期望值作為控制輸入,設(shè)計(jì)模糊滑模聯(lián)合控制器輸出主動(dòng)的附加橫擺力矩,并通過單輪差動(dòng)制動(dòng)的方式來實(shí)現(xiàn)附加橫擺力矩,從而使得車輛具有良好的行駛軌跡和轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性,ESC系統(tǒng)控制框架如圖3所示。

        圖3 ESC系統(tǒng)控制框架

        3.1 質(zhì)心側(cè)偏角估計(jì)

        采用擴(kuò)展卡爾曼濾波(EKF) 對(duì)質(zhì)心側(cè)偏角進(jìn)行在線參數(shù)估計(jì),在車輛線性二自由模型的基礎(chǔ)上增加一個(gè)縱向運(yùn)動(dòng)自由度,從而建立一個(gè)車輛三自由度模型。二自由度車輛模型的橫向、橫擺運(yùn)行動(dòng)力學(xué)公式如式(1)和式(2)所示,對(duì)于三自由度模型,新增的縱向運(yùn)動(dòng)學(xué)公式如下[8]:

        因此,針對(duì)上述車輛動(dòng)力學(xué)模型可得本文的估計(jì)算法過程如下[9]。

        可通過不計(jì)噪聲的影響來獲取k時(shí)刻的觀測向量和狀態(tài)向量的估算值,簡化建立系統(tǒng)的狀態(tài)方程和觀測方程:

        式中:x(k)——狀態(tài)變量;u(k)——控制變量;y(k)——測量輸出;w(k)——系統(tǒng)噪聲;v(k)——測量噪聲。其中,w(k)與v(k)相互獨(dú)立。

        將上式改寫為擴(kuò)展卡爾曼濾波方程。

        1) 狀態(tài)方程:

        3.2 滑??刂破髟O(shè)計(jì)

        滑模變結(jié)構(gòu)可以使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)隨時(shí)間改變,使得被控系統(tǒng)在滑模面附近穩(wěn)定,并通過切換函數(shù)的作用使被控系統(tǒng)收斂到滑模面上[10]。以橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角作為控制變量,橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角的實(shí)際值與期望值之間的誤差分別為:

        式中:Kr,β——橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角共同控制的滑模切換增益,且Kr,β>0。

        3.3 模糊滑??刂破髟O(shè)計(jì)

        在滑??刂破髦?,系統(tǒng)的抖振振幅通常與切換增益Kr,β成正比[11]。如果切換增益Kr,β可以自適應(yīng)地調(diào)整,在遠(yuǎn)離滑動(dòng)面時(shí)取較大值,接近滑動(dòng)面時(shí)取較小值,在到達(dá)滑模面上取零,即只采用等效控制,就可以有效地減少抖振。

        因此,采用模糊規(guī)則根據(jù)滑模變量S的值來估計(jì)Kr,β,當(dāng)S的絕對(duì)值較大時(shí),Kr,β較大,當(dāng)S的絕對(duì)值較小時(shí),Kr,β較小,當(dāng)S趨于0時(shí),Kr,β為0,即僅用等效控制來減少甚至消除抖振。

        系統(tǒng)輸入輸出的模糊集分別定義如下:

        3.4 附加橫擺力矩的實(shí)現(xiàn)策略

        得出附加橫擺力矩后通過制動(dòng)車輪選擇和制動(dòng)壓力計(jì)算模塊得到對(duì)被控車輪所需施加的輪缸壓力。

        單個(gè)車輪制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)汽車的沖擊較小,對(duì)運(yùn)動(dòng)性能通常沒有影響[12]。由于不同車輪在相同制動(dòng)力下對(duì)車輛橫擺特性的影響不同,故選擇高效車輪進(jìn)行單輪差動(dòng)制動(dòng)。相關(guān)的選擇策略見表1。

        表1 整車參數(shù)

        式中:f——摩擦系數(shù);A——接觸面積;rw——制動(dòng)車輪等效半徑;pw——輪缸壓力(其中假設(shè)汽車各個(gè)車輪的f、A均相同)。

        4 聯(lián)合仿真分析

        在CarSim與Simulink聯(lián)合仿真環(huán)境中搭建的系統(tǒng)模型如圖4所示。在低附著系數(shù)的路面下,對(duì)雙移線工況進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn),分別分析了在有無控制器作用下的車輛橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角的響應(yīng)特性,并觀測了輪缸制動(dòng)壓力的跟隨情況。

        圖4 ESC系統(tǒng)聯(lián)合仿真模型

        仿真條件:初始車速20m/s,濕滑的水泥路面(路面附著系數(shù)設(shè)置為0.4),方向盤轉(zhuǎn)角如圖5所示,轉(zhuǎn)向比取20,仿真時(shí)間10s。仿真結(jié)果如圖6所示。

        圖5 雙移線工況方向盤轉(zhuǎn)角

        圖6a和圖6b分別為在雙移線工況下有無控制器作用的車輛質(zhì)心側(cè)偏角和橫擺角速度的響應(yīng)結(jié)果。從圖6a和6b中有無控制器作用的對(duì)比可以看出:以較高的車速來回打方向盤使汽車路線為雙移線時(shí),沒有控制的橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角都出現(xiàn)了較大的超調(diào)量,這很可能會(huì)導(dǎo)致側(cè)滑失穩(wěn)和偏離期望軌跡。而處于控制時(shí),汽車橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角可以較好地跟隨期望值而不出現(xiàn)超調(diào),說明被控車輛具有較高的穩(wěn)定性,可以較好地接近駕駛員的期望。但是,質(zhì)心側(cè)偏角的實(shí)際值與參考值仍有一定的差異和滯后性,這也反映了使用單輪差動(dòng)制動(dòng)的局限性,只能在提高穩(wěn)定性方面起到一定的改善作用。

        圖6c中體現(xiàn)的是控制過程中4個(gè)輪缸壓力的變化,圖6d中則是其中左前輪的實(shí)際壓力對(duì)期望壓力的跟隨情況,由仿真結(jié)果可以看出,IEHB系統(tǒng)可以較好地實(shí)現(xiàn)車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)發(fā)出的制動(dòng)需求,并且4個(gè)輪缸壓力的變化與車輛行駛狀態(tài)變化相符,說明了基于IEHB系統(tǒng)的ESC控制器的有效性與合理性。

        圖6 正弦輸入下的質(zhì)心側(cè)偏角對(duì)比圖

        另外,從圖中綜合來看,仿真結(jié)果也沒有出現(xiàn)抖振問題,說明模糊滑模聯(lián)合控制對(duì)消除抖振具有良好的作用。

        5 結(jié)論

        為提高車輛在轉(zhuǎn)向工況下的穩(wěn)定性,設(shè)計(jì)一種模糊滑模聯(lián)合控制器。通過擴(kuò)展卡爾曼濾波進(jìn)行質(zhì)心側(cè)偏角的估計(jì),以質(zhì)心側(cè)偏角和橫擺角速度為控制變量,采用模糊滑??刂频玫礁郊訖M擺力矩,以單輪差動(dòng)制動(dòng)方式施加到被控車輪。以所設(shè)計(jì)的IEHB系統(tǒng)及其控制器作為底層執(zhí)行機(jī)構(gòu),利用聯(lián)合仿真平臺(tái)對(duì)所提出的壓力控制與車輛穩(wěn)定性控制策略在雙移線工況下進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明:所設(shè)計(jì)的IEHB系統(tǒng)壓力控制器能夠較好地實(shí)現(xiàn)壓力跟蹤,并驗(yàn)證了所提出的基于IEHB系統(tǒng)的車輛穩(wěn)定性控制策略的有效性與合理性。

        猜你喜歡
        輪缸偏角角速度
        考慮主、輪缸液壓力差異的制動(dòng)增強(qiáng)控制
        翼吊長涵道發(fā)動(dòng)機(jī)短艙內(nèi)偏角優(yōu)化和機(jī)理研究
        輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車液壓執(zhí)行單元的壓力估計(jì)與控制方法研究*
        汽車工程(2019年10期)2019-11-02 02:51:50
        2018全國Ⅱ卷選修3-4中偏角的解法探討
        用道通MS908S更換2018款沃爾沃S90車制動(dòng)摩擦片的方法
        歐姆表偶然誤差分析
        圓周運(yùn)動(dòng)角速度測量方法賞析
        半捷聯(lián)雷達(dá)導(dǎo)引頭視線角速度提取
        基于構(gòu)架點(diǎn)頭角速度的軌道垂向長波不平順在線檢測
        汽車液壓防抱死制動(dòng)系統(tǒng)輪缸壓力估計(jì)研究
        科技視界(2014年3期)2014-12-23 11:34:42
        粗大猛烈进出高潮视频| 亚洲五月天中文字幕第一页| 亚洲最新精品一区二区| 男人边做边吃奶头视频| 人妻aⅴ无码一区二区三区| 国产av无码专区亚洲草草| 色婷婷亚洲精品综合影院| 欧美激情肉欲高潮视频| 亚洲精品国偷自产在线99正片| 人妖精品视频在线观看| 风流少妇一区二区三区91| 国产99久久久国产精品~~牛| 免费人成在线观看视频播放| 在线观看网址你懂的| 人妖与人妖免费黄色片| 强开小婷嫩苞又嫩又紧视频| 日韩精品无码视频一区二区蜜桃| 久久中国国产Av秘 入口| 免费av一区男人的天堂| 精品综合久久久久久888蜜芽 | 亚洲青青草视频在线播放| 日韩av一区二区不卡| 久久青青草原亚洲av无码麻豆| 国产免费资源高清小视频在线观看| 国产亚洲精品成人av在线| 在线观看视频日本一区二区 | 亚洲精品永久在线观看| 自拍视频国产在线观看| 亚洲中文字幕在线综合| 欧美性猛交xxxx乱大交3| 精品国产福利片在线观看| 国产成人av三级三级三级在线 | 国产亚洲精品第一综合另类| 亚洲av无码av吞精久久| 中文人妻av大区中文不卡| 国产91色综合久久高清| 国产无遮挡又黄又爽在线观看 | 国产亚洲一区二区三区三州| 亚洲国产色一区二区三区| a人片在线观看苍苍影院| 韩国主播av福利一区二区|