一种小型轮式平台的设计与运动仿真

针对传统轮式车辆转向半径大,转向阻力大的问题,提出一种新型的轮式车辆平台方案。该平台由定轴转动的前轮和万向轮后轮组成,主动轮是由轮毂电机独立驱动的前轮,后轮为从动轮。相比于传统的车辆,该平台引进了万向轮,大大加强了平台的灵活性,转向更加方便。通过在Solid Works中建立模型,然后在RecurDyn中进行仿真,设置不同的实验条件,根据实验结果可以得到：当后轮为万向轮时,平台具有较好的转弯能力。这一结果可以为科学研究和实际应用提供理论依据。     

基于电机辅助的纯电动汽车模式切换控制策略

为了提高纯电动汽车动力系统的工作效率,提出了一种基于电机辅助的纯电动汽车模式切换控制策略。首先,在传统纯电动汽车结构基础上配置一个小功率电机,得到一种双电机型纯电动汽车;其次,在双电机型纯电动汽车各驱动和各再生制动模式下,对其动力系统进行动力学分析和能量平衡分析,得出了系统在各模式下的工作效率模型;然后,以使动力系统工作效率最大为原则,制定了模式切换控制策略,确定了车辆的目标运行模式和两电机的目标转矩;最后,在Advisor仿真平台CYC_NEDC循环工况下,对该模式切换控制策略进行仿真,结果表明,与传统纯电动汽车相比,该控制策略使动力系统的工作效率提高了约6%。     

四轮独立驱动电动车控制系统FlexRay通信网络的设计与实现

四轮独立驱动电动汽车控制系统对通信确定性有更高的要求。基于汽车总线开发V模式流程,从四轮独立驱动控制系统通信需求出发,设计其FlexRay通信网络;采用Network Designer生成网络数据库,导入到CANoe.FlexRay软件对网络进行了全仿真、半实物仿真,验证了所设计的FlexRay通信网络的协议参数的正确性,最后将该网络用于样车中;实验结果表明,所设计的FlexRay通信网络完全可用于四轮独立驱动电动车控制系统,具有较高的可靠性、确定性及实时性,能够满足控制系统的通信需求。     

新型电机驱动充电一体化分析与研究

提出了一种基于AC-link的新型电机驱动充电一体化拓扑结构,可以满足电机驱动控制和充电两种工作模式。该拓扑正向工作时驱动电机为电机驱动控制状态、反向工作时给蓄电池充电为充电状态。首先对该新型拓扑结构两种工作模式的工作原理进行详细介绍,采用有效的控制策略并使用Simulink软件搭建仿真模型,对一体化拓扑结构和控制策略进行验证,仿真结果表明,该拓扑工作在充电模式时可以满足电池全部充电阶段的不同电压需求;工作于电机驱动模式,无论是加速过程还是正常工作过程,定子电流均呈现良好的三相正弦形态,并且转速可以达到给定值,从而证明了这种拓扑结构和控制策略的可行性。     

四轮独立驱动无人车运动控制研究

四轮独立驱动转向的底盘相较于传统的非独立转向底盘响应速度和灵活性更高,更契合未来无人车的发展方向。通过分析车辆底盘的转向方式以及对应的运动规律,研究了不同转向方案下车辆的运动学状态方程模型,并在此模型的基础上建立了跟踪控制的控制目标和系统约束,设计了基于模型预测控制的转向控制算法,并搭建了Simulink-Carsim联合仿真实验模型。通过仿真实验验证了该控制器能够在不同的转向方案下快速稳定地跟踪期望轨迹,充分发挥了四轮独立驱动转向无人车底盘的转向性能,为后续进一步研究四轮独立驱动无人车的控制打下了基础。     

轴向磁通轮毂电机热分析及研究

电动汽车用轮毂电机需满足高功率密度和高效率的要求,电机的发热与散热问题直接影响车辆运行的可靠性和稳定性。本文以一台卷绕式非晶合金定子齿无磁轭模块化轴向磁通轮毂电机为分析样机,基于电机电磁损耗理论,建立电机的三维电磁场有限元模型,计算不同工况下电机的电磁损耗。分析定子齿热传导方式,计算各部件等效导热与散热系数,建立电机的三维温度场有限元模型,得出电机温升的幅值与分布。加工样机并搭建实验平台,通过热电偶和红外热像仪测试电机不同位置处的温度,与计算结果相符,验证了有限元模型的有效性。本文所提出样机的热特性满足电动汽车要求,可以为新型轴向磁通轮毂电机热设计提供参考。     

基于电磁力近似算法的驱动电机NVH快速仿真方法

电动汽车驱动电机产生的电磁噪声是汽车NVH关注的重点问题,对其进行全转速段多工况NVH仿真通常需要耗费大量时间和计算资源。该文通过有限单元分析揭示了电机气隙电磁力随转速变化的规律,并根据这一规律提出了基于外特性曲线的电磁力时间缩放及插值的近似算法。文章采用电磁力到结构网格的映射算法对结构振动有限元模型进行激励力加载,使用声场有限元方法计算电机的辐射噪声,最终实现了车用驱动电机的电磁振动及噪声的快速仿真。使用该方法对车用电机进行全转速段振动噪声仿真,可大大压缩多工况电磁场有限元分析所需的计算时间,提升仿真效率。     

基于Ackermann模型的全轮转向电动汽车的随动跟踪控制策略研究

本文提出了一种新型的基于Ackermann模型的全轮转向电动汽车的随动跟踪控制系统,该随动跟踪控制的思想是：当四轮中出现有车轮运动受阻使得车轮转向和驱动的转速徒降,此时其它的车轮将不执行整车控制系统的运动指令,转而去跟随受阻车轮的运动状态,直到受阻车轮脱离困境后,四个车轮再各自执行整车控制系统的运动指令。该控制系统是由转向控制、驱动控制和CAN总线网络系统组成的复杂的电气系统。该控制系统的优势在于：不仅能实现四轮独立转向四轮独立驱动控制的功能,而且在不平路面上车轮失步情况下,各轮转向角能自动随动同步协调,有效地防止磨胎现象。实验结果表明,该动力随动控制系统控制实时同步性好,响应速度快,能使四个轮子在转向和差速过程中达到和机械连接一样的刚度要求。     

光电导引的四轮移动机器人设计

全国大学生智能车竞赛要求设计一种能按要求快速稳定平移和转向的光电导引的四轮移动机器人系统。因此分别建立了前轮S-D5舵机转向模型和二阶后轮RS540电机驱动数学模型,设计了基于模糊控制的前轮转向算法、基于解析式控制器的智能自适应PID后轮驱动算法、赛道判别算法,改进了线性CCD采集图像处理算法,利用基于二值化的双向跳变沿检测法代替单向跳变沿检测并采用膨胀腐蚀算法滤除噪声。实际调试结果表明：所设计的机器人能快速稳定地沿赛道运动,验证了系统设计的可行性和算法的有效性。     

HTS磁悬浮电磁发射系统中直线电机起动性能研究

在高温超导(HTS)磁悬浮电磁发射系统中,采用长初级双边直线感应电机进行驱动.同单边直线电机相比,双边直线感应电机由于对称的初级结构,次级结构所受的垂直力为零,这大大提高了直线电机的驱动性能和稳定性.利用旋转电机的经典分析方法,分析了长初级双边直线感应电机不同绕组分布时的绕组因数.结果表明,当采用分布式短距绕组时,可以有效的抑制合成气隙磁场中的谐波分量,改善气隙磁动势波形,进而提高电机的性能和效率.通过Ansoft Maxwell软件仿真求解了6种不同绕组分布时的电机气隙磁场分布,分别求解了整距和分布式短距绕组的电机起动推力,验证了理论分析的正确性.最后,设计制作了分布短距实验样机,并对起动推力进行了测试.结果表明电机起动推力平稳,为复合HTS磁悬浮电磁发射系统设计提供参考.     

四轮轮毂电动汽车横摆角速度自抗扰控制

汽车的横摆角速度对汽车稳定性和安全性有较大影响,针对汽车行驶控制时的抗干扰能力,目前还没有特别有效的汽车横摆角速度控制策略;创新性设计了基于自抗扰控制理论的用于四轮轮毂电动汽车横摆角速度的高性能控制策略;首先分析了汽车横摆角速度控制的动态模型,并通过数学变换,将其转换为二阶自抗扰控制器被控对象的标准形式;再设计双层控制结构,包括直接横摆力矩制定层和转矩分配层;在直接横摆力矩制定层,利用二阶自抗扰控制器计算出控制汽车横摆角速度所需的附加横摆力矩;在转矩分配层,设计了转矩分配算法,利用附加横摆力矩得到4个车轮的指令转矩,进而控制电动汽车横摆角速度;最后,通过Matlab/Simulink和汽车动力学仿真软件CarSim联合仿真验证了所设计控制策略的有效性。     

解决城轨车辆电机空转的非奇异终端滑模控制

使用一种非奇异终端滑模控制方法,解决轨道车辆行驶中出现轮对打滑后的控制问题,基于建立城轨车辆永磁同步电机数学模型,参考非奇异终端滑模控制策略,模拟列车控制系统应对打滑的控制方法。仿真结果表明,与传统PID控制相比,牵引电机可以在更短的时间内到达给定值,且对于扰动具有鲁棒性,使得轨道车辆在打滑发生的情况下可以更快更稳定地恢复到平稳运行区。     

智能车转向系统的研究及设计

智能车的底层控制主要包括油门、刹车和转向三部分。转向部分主要以电子式助力转向系统(EPS)为基础进行设计。电子控制式电动助力转向系统具有较好的操纵性、安全性、轻便性以及节能性等优点。然而,传统汽车上应用的助力转向系统仅起到辅助作用,对于无人驾驶的智能车来说功率过小,无法实现智能车在静止或者低速行驶时的转向控制,并且智能车的转向控制策略也有所不同。通过选择合理的转向电机、合适的传感器,设计了一套适合智能车的转向系统。通过反复试验,该转向系统可以很好的实现智能车转向控制。     

振动噪声等高图的电驱动桥噪声预测及优化*

在项目开发前期通过优化电驱动桥扭矩特性的设计,可以规避噪声大问题。根据电驱动桥台架在对应扭矩下的振动噪声特性,提出了一套稳定高效的测试流程和分析方法。首先设计了一套完整的试验流程,制定了精准的数据分析方法。然后绘制出能够全面反映电驱动桥振动噪声特性的等高图。最后利用电驱动桥台架的振动噪声等高图,准确评估电驱动桥加速工况下振动噪声风险,为主机厂和电驱动桥零部件企业提供电驱动桥扭矩特性设计前期指导。利用该方法成功识别到某电驱动桥匀速及加速工况下电机及齿轮的啸叫问题。通过优化电驱动桥扭矩特性设计,电机48阶噪声峰值降低了8.5dB(A),确认该方法准确可靠,具备推广应用价值。     

补偿转向盘振动力矩的控制策略研究

在Matlab/Simulink中建立了电动助力转向系统动力学模型,根据路感信息与不平路面引起的振动干扰在频率上的区别,经过高通滤波检测出路面不平整产生的转向系统干扰力矩,通过助力电机提供相反大小的力矩对其进行补偿。针对路感信息与路面振动干扰在频率上区分界限的不固定性,设计了一种在线可调节滤波器截止频率的控制方法,避免对车辆路感信息正常传递的影响。仿真结果表明,所设计的补偿控制策略能够有效衰减不平路面干扰力矩到方向盘的传递。     

Noise emission assessment of a hybrid electric mid-size truck

In the attempt to improve urban environmental conditions, city or national incentives encourage the use of cleaner vehicles, including hybrid electric vehicles. This paper explores the actual noise impact of this alternative drivetrain technology on the noise emission of a mid-size delivery truck powered by a parallel hybrid powertrain, compared with an equivalent internal combustion engine truck on the basis of pass-by noise measurements. It investigates jointly the overall emission, the main noise sources and the vertical directivity of the vehicle. The essential benefit results from the existence of a full-electric mode below 50 km/h, with a significant noise reduction which may exceed 8 dB(A) at low constant speed. Even if smaller, this noise advantage is still valuable when the vehicle is accelerating or braking. Due to weaker noise emitted upwards, the benefit should be even greater for residents living on upper building floors. The rolling noise associated with the drive wheel/road contact is the main noise source in all driving situations in electric mode, and beyond 50 km/h in the configurations with engine.     

A traveling wave ultrasonic motor of high torque

A traveling wave ultrasonic motor of high torque with a new configuration is proposed in this paper. In the new design, a part of the motor serves as the stator. The rotor is the vibrator consisting of a toothed metal ring with piezoelectric ceramic bonded, which generates ultrasonic vibration. The rotor is in contact with the shell of motor and is driven by the friction between the rotor and the stator. This configuration not only removes the rotor in a conventional type of traveling wave ultrasonic motor but also changes the interaction between the rotor and the stator of the motor so that it improves the output performance of the motor. Although an electric brush is added to the ultrasonic motor, it is easy to be fabricated because of the low speed of motor. The finite element method was used to compute the vibration modes of an ultrasonic motor with a diameter of 100mm to optimize the design of the motor. A 9th mode was chosen as the operation mode with a resonance frequency about 25 kHz. According to the design, a prototype was fabricated. Its performance was measured. The rotation speed-torque curves for various frequencies were obtained. The result shows that its stall torque is greater than 4 Nm within a range of 400 Hz. This ultrasonic motor was used to drive the window glass of a mobile car and the result was satisfactory. In the further the research on the friction material between the stator and the rotor is under way to improve the efficiency of the ultrasonic motor.