Un sistema de control coordinado de dinámica para vehículos eléctricos 4WD-4WS
Autores: Zhu, Shaopeng; Wei, Bangxuan; Liu, Dong; Chen, Huipeng; Huang, Xiaoyan; Zheng, Yingjie; Wei, Wei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Un sistema de control coordinado de dinámica para vehículos eléctricos 4WD-4WS
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Crisis energética
Industria de vehículos eléctricos
Sistema de control de coordinación de estabilidad
Subsistemas
Estabilidad del vehículo
Estrategia de control coordinado
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
Con la agravación de la crisis energética y los problemas ambientales, la industria de vehículos eléctricos de nueva energía ha experimentado un desarrollo vigoroso. Sin embargo, con el continuo aumento de la propiedad de automóviles, los accidentes de tráfico y otros problemas han atraído gradualmente una atención generalizada. Algunos sistemas de control de coordinación de estabilidad existentes a menudo tienen problemas, como el método de juicio de estabilidad único y el acoplamiento fuerte entre diferentes subsistemas. Por lo tanto, basado en investigaciones previas, es necesario optimizar aún más el método de juzgar el estado de estabilidad del vehículo, establecer reglas de coordinación claras y resolver razonablemente el problema de acoplamiento entre subsistemas. Esto es de gran importancia para promover el desarrollo adicional de la industria de vehículos eléctricos. Debido a que los vehículos eléctricos de cuatro ruedas con tracción distribuida y dirección distribuida en las cuatro ruedas tienen las características de conducción integrada, dirección flexible y control de tolerancia a fallas fácil, tienen ventajas únicas en mejorar la estabilidad del vehículo y son un buen portador para diseñar y construir el sistema de control de coordinación de estabilidad. En este documento, se toman como objeto de investigación los vehículos eléctricos de cuatro ruedas con tracción distribuida y dirección distribuida en las cuatro ruedas (4WD-4WS), y se propone una estrategia de control coordinado de dirección en las cuatro ruedas y tracción en las cuatro ruedas. En primer lugar, para realizar el juicio preciso de la estabilidad del vehículo, basado en el modelo de vehículo de dos grados de libertad y el modelo de neumático mágico, este documento utiliza la ley del plano de fase para dividir la región de estabilidad del plano de fase del vehículo e introduce el índice de cuantificación de estabilidad PPS-región para la evaluación de la estabilidad del vehículo. En segundo lugar, se diseñan un controlador de dirección trasera activa con parámetro variable difuso y un controlador de momento de guiñada compensado. Luego, para el problema de acoplamiento entre los dos controladores, se propone una regla de coordinación basada en el índice de estabilidad PPS-región de la región de estabilidad del plano de fase. Finalmente, se construye un banco de pruebas en hardware en bucle cerrado para verificar la viabilidad de la estrategia de control de coordinación propuesta en este documento. Los resultados experimentales muestran que: Cuando el vehículo se encuentra en diferentes estados estables, de acuerdo con el estado estacionario dividido, la estrategia de control puede cambiar correctamente a la estrategia de control correspondiente, y el trabajo de cada subsistema puede coordinarse razonablemente. Bajo la condición de seno de ganancia continua, el algoritmo de control puede reducir la amplitud máxima de la curva de respuesta de error de velocidad de guiñada en un 73% y la curva de respuesta de error de ángulo de deslizamiento lateral en un 85%. En comparación con un sistema de control de estabilidad único, el algoritmo de control de estabilidad coordinado puede mejorar el efecto de control de la velocidad de guiñada y el ángulo de deslizamiento lateral en un 20% y 62.5%. En el caso de cambio de carril doble, el algoritmo de control puede reducir la amplitud máxima de la curva de respuesta de error de velocidad de guiñada en un 68.5% y la curva de respuesta de error de ángulo de deslizamiento lateral en un 57.4%. En comparación con un sistema de control de estabilidad único, el algoritmo de control de estabilidad coordinado puede mejorar el efecto de control de la velocidad de guiñada y el ángulo de deslizamiento lateral en un 40.6% y 44.7%.
Descripción
Con la agravación de la crisis energética y los problemas ambientales, la industria de vehículos eléctricos de nueva energía ha experimentado un desarrollo vigoroso. Sin embargo, con el continuo aumento de la propiedad de automóviles, los accidentes de tráfico y otros problemas han atraído gradualmente una atención generalizada. Algunos sistemas de control de coordinación de estabilidad existentes a menudo tienen problemas, como el método de juicio de estabilidad único y el acoplamiento fuerte entre diferentes subsistemas. Por lo tanto, basado en investigaciones previas, es necesario optimizar aún más el método de juzgar el estado de estabilidad del vehículo, establecer reglas de coordinación claras y resolver razonablemente el problema de acoplamiento entre subsistemas. Esto es de gran importancia para promover el desarrollo adicional de la industria de vehículos eléctricos. Debido a que los vehículos eléctricos de cuatro ruedas con tracción distribuida y dirección distribuida en las cuatro ruedas tienen las características de conducción integrada, dirección flexible y control de tolerancia a fallas fácil, tienen ventajas únicas en mejorar la estabilidad del vehículo y son un buen portador para diseñar y construir el sistema de control de coordinación de estabilidad. En este documento, se toman como objeto de investigación los vehículos eléctricos de cuatro ruedas con tracción distribuida y dirección distribuida en las cuatro ruedas (4WD-4WS), y se propone una estrategia de control coordinado de dirección en las cuatro ruedas y tracción en las cuatro ruedas. En primer lugar, para realizar el juicio preciso de la estabilidad del vehículo, basado en el modelo de vehículo de dos grados de libertad y el modelo de neumático mágico, este documento utiliza la ley del plano de fase para dividir la región de estabilidad del plano de fase del vehículo e introduce el índice de cuantificación de estabilidad PPS-región para la evaluación de la estabilidad del vehículo. En segundo lugar, se diseñan un controlador de dirección trasera activa con parámetro variable difuso y un controlador de momento de guiñada compensado. Luego, para el problema de acoplamiento entre los dos controladores, se propone una regla de coordinación basada en el índice de estabilidad PPS-región de la región de estabilidad del plano de fase. Finalmente, se construye un banco de pruebas en hardware en bucle cerrado para verificar la viabilidad de la estrategia de control de coordinación propuesta en este documento. Los resultados experimentales muestran que: Cuando el vehículo se encuentra en diferentes estados estables, de acuerdo con el estado estacionario dividido, la estrategia de control puede cambiar correctamente a la estrategia de control correspondiente, y el trabajo de cada subsistema puede coordinarse razonablemente. Bajo la condición de seno de ganancia continua, el algoritmo de control puede reducir la amplitud máxima de la curva de respuesta de error de velocidad de guiñada en un 73% y la curva de respuesta de error de ángulo de deslizamiento lateral en un 85%. En comparación con un sistema de control de estabilidad único, el algoritmo de control de estabilidad coordinado puede mejorar el efecto de control de la velocidad de guiñada y el ángulo de deslizamiento lateral en un 20% y 62.5%. En el caso de cambio de carril doble, el algoritmo de control puede reducir la amplitud máxima de la curva de respuesta de error de velocidad de guiñada en un 68.5% y la curva de respuesta de error de ángulo de deslizamiento lateral en un 57.4%. En comparación con un sistema de control de estabilidad único, el algoritmo de control de estabilidad coordinado puede mejorar el efecto de control de la velocidad de guiñada y el ángulo de deslizamiento lateral en un 40.6% y 44.7%.