设计了一种用于四轮轮毂电动汽车航向跟踪的高性能控制策略,采用双层控制结构,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,分析了汽车航向的动态模型,并通过数学变换,创新性地设计了两个串联起来的自抗扰控制器,计算出了跟踪设定航向角所需的附加横摆力矩;在转矩分配层,设计了转矩分配算法。通过Matlab/Simulink仿真验证了所设计控制策略的有效性。 :四轮轮毂电动汽车航向跟踪自抗扰控制四轮轮毂电动汽车Ti'ΔM转矩分配算法转矩分配层兹c直接横摆力矩制定层棕r鬃自抗扰控制器(二阶)ADRC2棕rd自抗扰控制器(一阶)前轮转角-电动液压倒角机数控倒角机价格低电动液压倒角机多少钱ADRC1鬃ref汽车航向设定图2双层控制结构框图3.1直接横摆力矩制定层在直接横摆力矩制定层,本文设计了2个自抗扰控制器ADRC1和ADRC2,其中,ADRC1为一阶自抗扰控制器,ADRC2为二阶自抗扰控制器。将汽车实时航向角ψ和需要跟踪的航向角设定值ψref作为ADRC1的输入,计算出中间值ωrd,并将此值作为横摆角速度的设定值与横摆角速度实时值ωr一并作为ADRC2的输入本文有张家港市泰宇机械有限公司全自动倒角机采集网络整理,http://www.daojiaoj.com ,最终计算出绕汽车Z轴所需的附加横摆力矩ΔM。ADRC1设计原理式(6)中,令f=β,为作用于系统的扰动。显然,此扰动是由质心侧偏角引起的。ADRC1的目标是计算出中间值ωr,则整个系统可以转换为如下的系统ψ=f+b0ωrd(12)式中b0为一阶自抗扰控制器被控对象的标准形式,可使用一阶自抗扰控制器进行控制,相应数学模型如下:1)跟踪微分器ε0=x1-ψrefx1=-R1falε0,12,h(){0(13)2)扩张状态观测器跟踪结果曲线与设定曲线基本吻合,说明采用本文设计的航向角跟踪控制算法,可以使汽车航向角实现对设定值的快速、准确跟踪。0246810-5-3-1135航向角/(°)时间/s设定曲线跟踪曲线图3航向角跟踪结果图4.2抗扰能力验证前文已经分析了作用于系统的扰动公式,不难分析出一种建模扰动:前轮转角扰动,接下来分析本文设计的跟踪控制算法对这种扰动的抗扰能力。分析对前轮转角扰动的抗扰能力时,汽车行驶工况设定为:直行工况(预先设定的航向角为常量0),车速设为80km/h,仿真时间10s。如图4所示,施加的前轮转角扰动由阶跃扰动和骤变扰动组合而成。024681001.02.0前轮转角扰动/(°)时间/s3.0图4前轮转角扰动汽车受到图4所示的前轮转角扰动后,汽车从2s开始航向角偏离了设定值0。偏离结果如图5所示。0246810-0.2-0.100.10.2航向角/(°)时间/s图5航向角受到扰动后的结果图本文同时采用了串级PID控制器完成了抗扰能力测试,将控制结果跟本文基于自抗扰控制器的控制算法进行了对比。仿真结果如图6所示。从仿真结果可以看出,两个控制器都将航向角控制到了0°附近,但是采用自抗扰控制器时,控制系统对干扰的抑制能力更强,具有干扰后波动孝恢复控制效果时间短的优势。这表明自抗扰控制策略控制性能明显优于常规的串级PID控制方法。0246810-0.2-0.100.10.2航向角/(°)时间/sPID控制自抗扰控制图6航向角控制结果对比图5结论本文对四轮轮毂电动汽车的航向跟踪控制问题进行了深入的研究,设计了一种基于自抗扰控制技术的控制策略。最后通过Matlab/Simulink仿真平台对控制算法的性能进行了验证。仿真结果表明前轮转角-电动液压倒角机数控倒角机价格低电动液压倒角机多少钱本文有张家港市泰宇机械有限公司全自动倒角机采集网络整理,http://www.daojiaoj.com
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