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    1. 电子机械制动器构型及控制技术发展现状
    熊璐,李聪聪,卓桂荣,程玉林,乔乐,王心坚
    汽车工程    2023, 45 (12): 2187-2199.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.12.001
    摘要421)   HTML42)    PDF(pc) (3849KB)(936)   

    电子机械制动(EMB)作为真正意义上的线控制动,具有系统结构精简、制动响应迅速等诸多优势。为了对EMB构型的研发现状进行全面梳理,本文在大量专利调研的基础上对各种构型的发展和产业化进程进行了总结,并对滚珠丝杠、楔式自增力、滚珠坡道和凸轮4种基本构型方案进行了分析和对比。针对执行器非线性特性和慢时变参数摄动下的控制难题,本文首先对各种执行器建模方法进行了整理,然后以有无压力传感器为分类依据,从基于夹紧力反馈值的控制和基于夹紧力估计值的控制两大层面分别对国内外的研究进展进行综述。最后,提出了对于执行器构型设计、夹紧力控制以及整车协调冗余控制的发展展望。

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    2. 汽车安全性测评规程现状及趋势展望
    胡林,谷子逸,王丹琦,王方,邹铁方,黄晶
    汽车工程    2024, 46 (2): 187-200.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.02.001
    摘要541)   HTML40)    PDF(pc) (1854KB)(818)   

    在汽车产业电动化和智能化进程中,汽车安全测试评价技术也从单纯被动安全向主被动安全融合方向延伸和扩展。本文从车内乘员保护、车外弱势道路使用者保护与主动安全三方面,深入对比分析了全球主流汽车安全测评规程的差异,总结了针对各测评工况的车辆安全开发技术要点,探讨了新能源与智能网联汽车安全测评规程的发展趋势。研究认为,主流汽车安全测评规程在被动安全评价方面越来越严格,主动安全测评工况比重在逐步增加,未来测评规程的发展重心将集中于主被动安全融合及针对复杂工况的虚拟测评两方面。此外,针对新能源汽车的电池安全测试已相对完善,未来研究重点可向电控系统测试、底盘稳定性测试和充换电设施与配套设备统一标准化认证等方向拓展;而构建合理、可靠的智能网联汽车OTA(over the air)测试、HMI(human machine interface)安全性和舒适性等测评方法,在中长期内将成为行业关注的重难点问题,且可借助自动驾驶模拟器等工具搭建虚实结合的复合测评体系。

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    3. 动力电池热失控特征及防控技术研究分析
    李致远, 鲁锐华, 余庆华, 颜伏伍
    汽车工程    2024, 46 (1): 139-150.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.01.015
    摘要294)   HTML18)    PDF(pc) (3633KB)(709)   

    近年来,锂离子电池热失控问题已成为抑制新能源汽车动力电池发展的主要瓶颈。本文针对新能源汽车动力电池热失控问题的研究展开了全面综述,阐述了锂离子电池热失控的诱因,介绍了锂离子电池热失控过程以及不同变量条件下锂离子电池的热失控特征。基于锂离子电池的热失控特征参数综述了适用于锂离子电池火灾的早期预警方法和火灾抑制方法,总结了目前新能源汽车动力电池热失控问题研究的不足和发展趋势,为新能源汽车动力电池领域的发展提供一定的参考。

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    4. 不确定性环境下的自动驾驶汽车行为决策方法
    付新科,蔡英凤,陈龙,王海,刘擎超
    汽车工程    2024, 46 (2): 211-221.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.02.003
    摘要302)   HTML33)    PDF(pc) (2036KB)(530)   

    在真实驾驶环境中,由于感知数据的噪声和其他交通参与者难以预测的行为意图,自动驾驶汽车如何在高度交互的复杂驾驶环境中考虑不确定性因素的影响,做出合理的决策,是当前决策规划系统须解决的主要问题之一。本文提出了一种不确定性环境下的自动驾驶汽车行为决策方法,为消除不确定性的影响,将行为决策过程转化为部分可观察马尔可夫决策过程(POMDP)。同时为解决POMDP模型计算复杂度过高的问题,首次将复杂网络理论应用于自动驾驶汽车周围微观的驾驶环境,对自动驾驶汽车驾驶环境进行动态建模,实现了车辆节点间交互关系的有效刻画,并对重要车辆节点进行科学筛选,用于指导自车的行为决策,实现对关键车辆节点的精准识别和决策空间的剪枝。在仿真环境中验证了所提方法的有效性,实验结果表明,与现有最先进的行为决策方法相比,所提出的方法拥有更高的计算效率,且拥有更好的性能和灵活性。

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    5. 基于场景划分的智能网联汽车协同换道避障方法
    周俊宇,李克强,任晗啸,于杰,罗禹贡
    汽车工程    2024, 46 (5): 745-753.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.05.001
    摘要419)   HTML47)    PDF(pc) (3398KB)(440)   

    为解决传统基于V2V通信的两车协同换道对于前方交通存在未知交通情况,及周围车辆信息获知不准确情况下换道成功率低且无法保证交通效率最优的问题,本文提出了一种基于场景划分的ICV两阶段协同换道避障方法。首先,将换道过程划分为纵向间距调整阶段与横向换道阶段,分别使用四次多项式与五次多项式描述两个阶段ICV的轨迹;其次,根据纵向间距调整结束时刻车辆的相对位置设计了4种场景,并设计以车辆调整末速度、距离与换道时间为目标函数的换道模型,在保证换道成功率的同时减少换道行为对上游交通产生的影响;最后,为了验证算法的有效性,在4种场景下分别设计可行工况,并对间距调整过程进行速度-时间与距离-时间关系图进行分析,证明间距调整过程均满足安全约束;同时,本文通过遍历循环计算换道避障算法的边界值,说明了ICV换道避障成功率与车间距、车辆与障碍物间距之间具有相关性。

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    6. 氢燃料电池汽车整车集成式热管理系统研究
    朱仲文,汪鑫,江维海,李丞
    汽车工程    2023, 45 (11): 1991-2000.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.11.001
    摘要417)   HTML42)    PDF(pc) (4189KB)(431)   

    有效的热管理对于燃料电池汽车(fuel cell vehicles,FCV)的高效运行至关重要。燃料电池汽车热管理多采用各子系统独立管理方式,然而这种独立的方式并不能很好地利用自身余热从而提高热管理效率和续航里程。对此,本文开发了一种利用燃料电池余热的整车集成式热管理(vehicle integrated thermal management,VITM)系统,采用热交换器进行一体化的VITM,实现燃料电池的余热回收和各部件高效的热管理,通过六通阀的集成设计实现各回路解耦的灵活管理。并在AMESim仿真平台上开展热管理的仿真研究。结果表明:本文开发的VITM系统能保持燃料电池汽车各部件稳定维持在规定的工作温度范围内;在-10 ℃的环境温度下,利用燃料电池余热作为热源的热泵空调给动力电池加热,与直接加热模式相比,加热时间缩短55%;给乘员舱加热的时间缩短85%,且能耗比(coefficient of performance,COP)值为4,能耗降低75%。

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    7. 纯电动汽车传动系统-电机结构参数协同设计优化
    何智成,谢泽军,刘侃,周恩临,唐谦,黄元毅
    汽车工程    2023, 45 (11): 2113-2122.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.11.012
    摘要167)   HTML9)    PDF(pc) (2377KB)(419)   

    提出一种纯电动汽车传动系统与电机结构参数协同设计优化方法,来提高纯电动汽车动力性与经济性,同时降低永磁同步电机齿槽转矩以降低电机的振动噪声。首先,以电机结构参数为输入,额定转矩与齿槽转矩为输出,开展了基于电机多参数仿真和不同机器学习预测模型精度的研究,并建立永磁同步电机额定转矩和齿槽转矩的高精度机器学习预测模型;其次,利用电机基本设计参数(额定转矩、峰值转矩、额定转速、峰值转速)以及峰值效率构建永磁同步电机效率map图的快速预估数学模型;再次,基于电机齿槽转矩预测模型以及电机效率map图的快速预估数学模型,建立电机结构参数与效率特性的映射关系;最后,以电机结构参数和传动比为优化变量,整车动力性、经济性以及电机齿槽转矩为优化目标,运用遗传算法进行多目标优化。仿真结果表明,相较于优化前,优化后的整车性能0-100 km/h加速时间缩短了27.3%,15 km/h最大爬坡度提高了40.5%,WLTC工况能耗减少了1.6%,电机齿槽转矩降低了42.2%。

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    8. 纯电动汽车电驱动系统故障诊断研究进展
    张鹏博, 陈仁祥, 邵毅明, 孙世政, 闫凯波
    汽车工程    2024, 46 (1): 61-74.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.01.007
    摘要444)   HTML26)    PDF(pc) (1811KB)(418)   

    为全面梳理纯电动汽车电驱动系统故障诊断的发展现状,明确未来发展趋势,本文首先介绍了纯电动汽车电驱动系统的基本架构、功能及发展历程;然后详细总结了纯电动汽车电驱动系统关键部件的故障类型及原因,分析了纯电动汽车电驱动系统关键部件故障诊断方法的主要研究现状;接着将诊断方法从专家知识驱动、模型驱动、信号驱动和数据驱动4个方面详细综述了纯电动汽车电驱动系统国内外研究进展和发展动态,并针对不同方法的优缺点进行了对比;最后对纯电动汽车电驱动系统故障诊断所面临的问题及发展方向进行了分析和展望,进一步讨论并指出未来纯电动汽车电驱动系统故障诊断研究可以集中在变工况耦合故障诊断、微小故障诊断和前期故障诊断研究、实时在线故障诊断、基于故障诊断的智能运维、未知故障诊断与系统自愈技术等方面。

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    9. 依托多风格强化学习的车辆轨迹跟踪避撞控制
    肖礼明,张发旺,陈良发,闫昊琪,马飞,李升波,段京良
    汽车工程    2024, 46 (6): 945-955.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.06.001
    摘要333)   HTML38)    PDF(pc) (4181KB)(412)   

    轨迹跟踪避撞是车辆智能性的重要体现,针对现有控制方法面对同一场景的控制风格单一问题,本文中提出了一种多风格型强化学习控制方法。为实现控制风格多样性,首次将风格指标引入值网络和策略网络,搭建了多风格跟踪避撞策略网络,并结合值分布强化学习理论构建了多风格策略迭代框架,依托该框架推导提出了多风格值分布强化学习算法。仿真和实车试验表明:所提出方法可以多种驾驶风格(激进、中性、保守)完成轨迹跟踪避撞任务,实车稳态轨迹跟踪误差小于5 cm,具备较高的控制精度,实车平均单步决策耗时仅为6.07 ms,满足实时性要求。

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    10. 自动驾驶仿真多逻辑场景综合评价方法
    张培兴,秦孔建,朱冰,赵健,范天昕,赵文博
    汽车工程    2024, 46 (3): 375-382.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.03.001
    摘要473)   HTML60)    PDF(pc) (1658KB)(406)   

    基于场景的仿真测试方法已成为解决自动驾驶汽车性能验证的核心思路,该方法将车辆连续驾驶过程进行分割获取非重复的独立场景片段,并在仿真环境中进行测试。与测试过程相贴合,本文提出了一种自动驾驶仿真多逻辑场景综合评价方法。首先建立自动驾驶汽车多逻辑场景综合评价方法,明确兼顾场景自身特征信息及仿真过程信息的场景权重分析流程;通过暴露度、失控度、危害度建立逻辑场景自身特征信息权重;建立包含仿真精度信息、要素种类信息、参数空间信息、离散步长信息的仿真过程信息权重;基于HighD数据集抽取前车制动、前车左侧切入、前车右侧切入场景信息,并基于本文提出的方法及基准算法测试结果计算场景权重,最终获取两种被测算法在多逻辑场景中的综合评价结果。

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    11. 碳陶盘式制动器散热特性台架实验分析与数值仿真研究
    张荣荣,孙思睿,樊杰,刘苏俊,杨勤超,张风利
    汽车工程    2023, 45 (11): 2165-2174.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.11.018
    摘要134)   HTML9)    PDF(pc) (4169KB)(404)   

    制动器的散热能力与乘用车的行车制动性能关联紧密,其中高性能车型在激烈驾驶过程中对制动器的散热能力有更高的需求。本文针对某型碳陶通风盘式制动器总成开展台架实验,并通过对制动盘降温工况中冷却系数的计算,提出了一种表示对流及辐射综合换热的通用拟合关系式,对定量描述制动器的散热性能具有重要参考价值。随后,对该制动器模型进行计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真,探讨了不同变量对该型制动器散热特性的影响,揭示了防尘罩对制动器散热的影响机制。结果表明:对于制动盘初始表面平均温度500 ℃且无防尘罩遮挡的降温工况,对流换热占总换热量的75%以上,其中制动盘外表面的对流换热起主导作用;此外,当制动盘受防尘罩遮挡时,贴近防尘罩一侧制动盘表面空气温度升高以及制动盘通风道内质量流率的下降使其散热能力显著降低。本文分析结果对制动器散热导流通道的优化设计具有重要指导意义。

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    12. 低温环境下车用锂电池预加热策略研究
    薛撬,李军求,肖焱升,赵宇,刘宇,韩冬雪
    汽车工程    2023, 45 (11): 2014-2022.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.11.003
    摘要271)   HTML36)    PDF(pc) (3022KB)(402)   

    为提升电动车在低温环境下的续航里程,提出基于加热目标温度优化的电池组预加热策略,充分提高电池在低温环境下的能量效率,满足目标行驶里程的需求。首先通过实验测试确定不同温度下电池的最大放电能量;其次基于不同温度下电池的能量保持率和考虑温度对电池寿命的影响,建立非线性多目标约束方程并求解,得到不同环境温度和不同SOC状态下电池的最优加热目标温度;最后基于实测数据标定的整车物理模型对加热策略进行验证。实验结果表明,在-15和-5 ℃的初始温度下,基于优化的电池加热目标温度,整车的续航里程最大分别提高了8.41%和4.77%,说明所提方法能够明显提升低温下电动车的续航里程。

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    13. 氨-生物燃料双燃料发动机的燃烧与排放特性
    蔡开源,王巍,赵自庆,马骁,齐运亮,李莉,王志
    汽车工程    2024, 46 (4): 626-633.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.04.008
    摘要116)   HTML3)    PDF(pc) (2325KB)(398)   

    针对双碳目标,应用低碳/零碳燃料是实现内燃机高效清洁燃烧的有效途径。本研究基于一个双燃料柴油机台架开展,缸内直喷燃料分别选用柴油、生物柴油/汽油混合燃料(BG70)和生物柴油/汽油/乙醇混合燃料(BG50E20);氨为进气道喷射,能量替代率为0~28%。试验工况为1 200 r/min、0.8 MPa指示平均有效压力(IMEP)。对比分析了不同燃料的一氧化碳(CO)、总碳氢(THC)、氮氧化物(NO x )排放以及颗粒物粒径分布。结果表明:单燃料模式下,BG70和BG50E20的指示热效率高于柴油。BG70的CO排放相比柴油降低30%,但THC和NO x 排放在3种燃料中最高。BG70和BG50E20的总颗粒物数量(TPN)排放低于柴油。相比各燃料单燃料模式的燃烧与排放性能,添加氨后的3种燃料的指示热效率降低1%~2%; CO排放增加约1倍;柴油和BG70的NO x 排放减少接近50%,BG50E20的NO x 排放减少约30%。另外,氨的加入对BG70和BG50E20的TPN有显著影响,当氨能量替代率从0增长至28%时,BG70的TPN排放增加20倍。

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    14. 商用车电控转向系统的发展现状与趋势
    董梒,季学武,陶书鑫,蒋体通,何祥坤,王恒,刘亚辉
    汽车工程    2024, 46 (5): 816-829.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.05.008
    摘要267)   HTML16)    PDF(pc) (1806KB)(398)   

    商用车转向系统的电控化是实现商用车节能化和智能化的必由之路,为此商用车转向系统从传统的液压助力转向系统发展到以电液耦合助力转向系统为代表的电控转向系统。本文将对商用车电控转向技术进行综述,从电控转向系统的典型构型、智能转向控制和功能安全设计3个方面对商用车电控转向技术的研究进行梳理,总结电控转向技术的重点研究领域和未来发展方向。梳理总结发现:(1) 在系统构型方面,商用车电控转向系统以电液耦合转向助力技术为主,着重于实现商用车智能转向功能,同时兼顾节能化需求;商用车电动助力转向系统是未来理想的电控转向技术方案。(2) 在智能控制方面,为了适应商用车智能化的发展,转向执行控制着重于解决液压系统所造成的非线性与时滞性问题以及轨迹跟随过程中的横向动力学控制难题;辅助驾驶功能着重于克服液压系统的非线性导致的转向力矩不连续以及人机控制权的分配;自动驾驶功能着重于提升安全性与燃油经济性。(3)在系统功能安全设计方面,商用车电控转向系统着重于设计符合功能安全标准的故障诊断与容错控制策略。

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    15. 氢燃料电池重型商用车全生命周期评价研究及不确定性分析
    张硕,蔡旭,张春梅,兰利波,张溆祺,陈轶嵩
    汽车工程    2023, 45 (12): 2366-2386.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.12.019
    摘要160)   HTML14)    PDF(pc) (6786KB)(395)   

    氢燃料电池重型商用车(FCHCV)是应对能源安全和温室效应等问题的理想解决方案之一,但目前在关键参数情景模拟下的FCHCV全生命周期能耗和排放尚不清晰。以国内某款FCHCV为评价对象,基于全生命周期评价方法,重点分析煤气化、甲烷重整、混合电力电解水和光伏电解水制氢4种氢能路径下FCHCV全生命周期能耗和排放结果,并对燃料电池电堆衰退、百公里氢耗量和车辆寿命里程进行不确定性分析。研究发现,基于光伏电解水制氢的FCHCV全生命周期能耗和碳排放最低。提高燃油经济性和车辆寿命里程,延缓燃料电池电堆衰退,可有效改善FCHCV全生命周期环境影响。

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    16. 考虑CDC系统时滞的半主动悬架控制器设计研究
    李靖玮,罗建南,黄震
    汽车工程    2024, 46 (5): 913-922.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.05.017
    摘要180)   HTML7)    PDF(pc) (3668KB)(363)   

    针对某高级轿车研制的CDC减振器原理样机,通过实验测试及其数据分析,建立了考虑CDC系统时滞影响的非线性系统模型。分别对单、双电磁阀两种模式CDC减振器进行了研究。充分考虑复杂多变的车辆实际运行工况及系统非线性因素(包括路面激励较大时可能导致的悬架缓冲块撞击,以及轮胎跳离地面等情况),基于建立的非线性车辆系统模型及不同激励水平输入下的非线性系统仿真,研究了减振器系统时滞对车辆性能的影响。结合NSGA-Ⅱ算法优化结果,设计了一个改进的天棚控制算法,分别对单、双阀减振器进行了车辆性能分析与对比。研究结果表明,采用最优天棚控制的双阀CDC减振器相比于单阀CDC减振器有更好的控制效果,且对CDC系统时滞适应能力更强。研究结果可为自主研发的减振器设计和改进提供指导,并为CDC半主动悬架控制算法设计提供重要依据。

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    17. 乘员晕车的生理表征与缓解方法
    吴盈章, 林颖, 李文博, 余亚岚, 李国法, 郭钢
    汽车工程    2024, 46 (1): 50-60.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.01.006
    摘要271)   HTML18)    PDF(pc) (5363KB)(349)   

    为保证智能网联汽车的乘坐舒适性与用户接受度,建立乘员晕车缓解认知过程模型,提出一种基于嗅觉刺激的乘员晕车缓解方法。首先充分考虑乘员满意度和晕车缓解功能性要求,设计开展晕车缓解嗅觉刺激材料筛选实验,选定嗅觉刺激材料的气味类型和浓度。接着为探究不同晕车程度与生理表征之间的映射关系,验证嗅觉缓解方案的有效性,设计开展乘员晕车缓解实车实验。结果表明:乘员主观晕车程度与皮电激活度指标呈正相关,与脑电不对称值呈负相关。同时,20%浓度的姜花气味经10 s释放能够有效缓解乘员晕车症状,平均缓解效果达到22.17%,在主客观维度上得到了一致性验证。

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    18. 高速公路混合交通环境下的智能网联汽车换道策略研究
    刘永涛,孙斐然,袁诗泉,高隆鑫,曹莹,陈轶嵩,乔洁
    汽车工程    2024, 46 (5): 754-765.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.05.002
    摘要230)   HTML25)    PDF(pc) (4013KB)(348)   

    为推动智能网联汽车应用落地,提出高速公路混合交通环境下智能网联汽车换道策略。首先,改进NaSch元胞自动机模型,并采用马尔科夫链算法计算道路通行能力;其次,针对目标车道为专用车道和普通车道分别建立基于车速引导的决策模型和基于博弈论的双矩阵决策模型;最后,采用多目标轨迹优化算法优化换道轨迹。结果表明:目标车道为专用车道和普通车道时,所提出的策略可分别提高换道效率6%、3.38%。

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    19. 面向强制换道场景的智能网联汽车协同换道策略
    关书睿,李克强,周俊宇,石佳,孔伟伟,罗禹贡
    汽车工程    2024, 46 (2): 201-210.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.02.002
    摘要289)   HTML29)    PDF(pc) (4054KB)(340)   

    智能网联汽车的协同换道技术已得到广泛研究,但现有协同换道策略难以解决强制换道场景下的车辆协同问题,或对上游交通造成的负面影响较大。本文旨在面向强制换道场景需求,提出一种考虑理论最小安全距离的两阶段协同换道策略。首先,提出了两车协同换道系统控制架构,并面向车辆强制换道场景制定了协同换道方案。随后,设计了间距调整、协同换道两阶段的滚动时域轨迹规划方法,并求解理论最小安全距离作为间距调整阶段末态约束,解决了现有研究间距策略保守的问题。最后,通过仿真与硬件在环试验验证了所提策略的有效性、优越性与计算实时性。结果表明,所提策略可有效提升换道成功率,在保障换道安全性的条件下降低了换道行为对交通的影响,且在实际边缘云平台的实时计算、通信环境下具备可用性。

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    20. 线控转向系统转角预测滑模控制算法研究
    贺林,徐子昂,黄春荣,龚超,李书华,石琴
    汽车工程    2023, 45 (12): 2200-2208.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.12.002
    摘要268)   HTML25)    PDF(pc) (2712KB)(336)   

    线控转向是智能底盘的关键技术之一,转角高精度跟踪是线控转向的控制核心目标,基于混合控制理论,本文设计了一种基于扰动转矩观测的转向角跟踪预测滑模控制方法,采用滑模控制作为核心算法,以适配线控转向系统动力学中的非线性特性,采用比例积分观测器估计总扰动转矩并补偿系统的不良影响,采用模型预测控制算法对滑模面参数进行优化,在装配有电机线控转向系统的实验车上对所设计的混合控制方法进行了测试和验证,实验结果表明所设计的预测滑模控制器能够实现较优的转角跟踪性能,以及比例积分观测器可以准确地估计系统总集成扰动转矩。

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