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电动式主动横向稳定器模型预测控制策略开发

刘世杰 严天一 贾兆功 赵燕乐

刘世杰,严天一,贾兆功, 等. 电动式主动横向稳定器模型预测控制策略开发[J]. 机械科学与技术,2021,40(4):548-555 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200094
引用本文: 刘世杰,严天一,贾兆功, 等. 电动式主动横向稳定器模型预测控制策略开发[J]. 机械科学与技术,2021,40(4):548-555 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200094
LIU Shijie, YAN Tianyi, JIA Zhaogong, ZHAO Yanle. Development of Model Predictive Control Strategy of an Active Vehicle Anti-roll Stabilizer[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2021, 40(4): 548-555. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200094
Citation: LIU Shijie, YAN Tianyi, JIA Zhaogong, ZHAO Yanle. Development of Model Predictive Control Strategy of an Active Vehicle Anti-roll Stabilizer[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2021, 40(4): 548-555. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200094

电动式主动横向稳定器模型预测控制策略开发

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200094
基金项目: 国家自然科学基金项目(51475248)与山东省自然科学基金面上项目(ZR2016EEM49)
详细信息
    作者简介:

    刘世杰(1993−),硕士研究生,研究方向为汽车动态仿真与控制技术,liushijie@live.cn

    通讯作者:

    严天一,教授,硕士生导师,yantianyi@qdu.edu.cn

  • 中图分类号: U463.33

Development of Model Predictive Control Strategy of an Active Vehicle Anti-roll Stabilizer

  • 摘要: 为进一步提升高速行驶车辆侧倾稳定性,本文以永磁同步电机式主动横向稳定器为被控对象,设计该电动式主动横向稳定器模型预测控制器及其电子控制单元,并完成相关离线仿真和硬件在环性能试验。首先利用MATLAB/Simulink搭建九自由度整车动力学模型,并利用模型预测控制方法,构建电动式主动横向稳定器控制策略模型,然后设计基于英飞凌32位TC275主控芯片的电动式主动横向稳定器电子控制单元,利用自行开发的电动式主动横向稳定器性能试验台,分别在转向盘角阶跃工况和鱼钩工况下验证了电动式主动横向稳定器模型预测控制策略有效性。相关仿真和台架试验结果表明,电动式主动横向稳定器模型预测控制策略可有效提高车辆抗侧倾能力。
  • 图  1  侧向模型

    图  2  俯仰模型

    图  3  侧倾模型

    图  4  电动式主动横向稳定器结构示意图

    图  5  主动横向稳定器受力分析

    图  6  空间坐标变换矢量图

    图  7  目标侧倾角与侧向加速度关系曲线

    图  8  模型预测控制器Simulink仿真模型

    图  9  角阶跃工况前轮转角输入信号

    图  10  角阶跃工况仿真结果

    图  11  鱼钩工况前轮转角输入信号

    图  12  鱼钩工况下仿真结果

    图  13  电动式主动横向稳定器硬件在环试验平台

    图  14  硬件在环试验框架

    图  15  电动式主动横向稳定器电子控制单元

    图  16  加载子系统电子控制单元

    图  17  角阶跃工况离线仿真与硬件在环试验结果

    图  18  鱼钩工况离线仿真与硬件在环试验结果

    表  1  “魔术公式”轮胎侧向力学模型拟合系数

    a1 −22.1 a5 0.208
    a2 1011 a6 0
    a3 1078 a7 −0.354
    a4 1.82 a8 0.707
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    表  2  整车动力学模型主要参数

    m/kg 1700 ms/kg 1520
    lf(lr)/m 1.304(1.546) hr/m 0.445
    df(dr)/m 1.575(1.590) hp/m 0.400
    Ix/(kg·m2) 744 Iz/(kg·m2) 3048
    Iy/(kg·m2) 2603 mwfi(mwri)/kg 49.65(40.35)
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-12-12
  • 网络出版日期:  2021-04-16
  • 刊出日期:  2021-04-16

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