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独立驱动电动汽车神经网络PID稳定性控制

严运兵 张振宇 许小伟 王维强

严运兵, 张振宇, 许小伟, 王维强. 独立驱动电动汽车神经网络PID稳定性控制[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(10): 1598-1605. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190017
引用本文: 严运兵, 张振宇, 许小伟, 王维强. 独立驱动电动汽车神经网络PID稳定性控制[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(10): 1598-1605. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190017
Yan Yunbing, Zhang Zhenyu, Xu Xiaowei, Wang Weiqiang. PID Control of Independent Drive Electric Vehicle Stability based on Neural Network[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(10): 1598-1605. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190017
Citation: Yan Yunbing, Zhang Zhenyu, Xu Xiaowei, Wang Weiqiang. PID Control of Independent Drive Electric Vehicle Stability based on Neural Network[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(10): 1598-1605. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190017

独立驱动电动汽车神经网络PID稳定性控制

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190017
基金项目: 

中央引导地方科技发展专项项目 2018ZYYD027

湖北省技术创新专项(重大项目) 2018AAA060

国家自然科学基金项目 51505345

详细信息
    作者简介:

    严运兵(1968-), 教授, 博士生导师, 研究方向为新能源汽车系统动力学, yyb@wust.edu.cn

  • 中图分类号: U461.6

PID Control of Independent Drive Electric Vehicle Stability based on Neural Network

  • 摘要: 为提高独立驱动电动汽车在极限工况下的稳定性,提出了基于神经网络PID控制策略的直接横摆力矩决策算法,控制质心侧偏角和横摆角速度并进行转矩分配。基于2自由度车辆模型的线性化特征参数与实际车辆控制目标的偏差,引入动量优化项对神经网络权值进行在线更新,计算出跟踪理想质心侧偏角和横摆角速度所需的直接横摆力矩,通过车辆前后轴动态载荷估计,考虑驱动电机饱和输出力矩和路面限制条件的约束,对各驱动轮进行直接横摆力矩分配。将算法应用于CarSim/Simulink联合仿真模型进行工况仿真实验。结果表明,该方法能够保证车辆在中速情况下于光滑路面紧急转向和紧急移线换道操作稳定性,以及在路面湿滑情况下高速超车快速并线的稳定性。
  • 图  1  车辆控制系统结构

    图  2  PID神经网络子网络拓扑结构图

    图  3  直接横摆力矩决策算法拓扑结构图

    图  4  方向盘角阶跃工况仿真

    图  5  单移线工况仿真

    图  6  双移线工况仿真

    表  1  独立驱动电动汽车仿真模型主要参数

    参数名称 数值及单位
    车辆质量m 1 110 kg
    z轴转动惯量
    Iz
    1 343.1 kg·m2
    质心至前轴距离a 1.04 m
    质心至后轴距离b 1.56 m
    前后轴距l 2.60 m
    平均轮距lw 1.48 m
    质心高度hc 0.54 m
    车轮半径r 0.31 m
    参考模型前轮侧偏刚度kf -37 242.3 N/rad
    参考模型后轮侧偏刚度kr -28 647.9 N/rad
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  • 收稿日期:  2018-06-14
  • 刊出日期:  2019-10-05

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