留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

具有多工作模式的电机式主动横向稳定器控制策略研究

张旗 严天一 赵燕乐

张旗,严天一,赵燕乐. 具有多工作模式的电机式主动横向稳定器控制策略研究[J]. 机械科学与技术,2023,42(5):793-801 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220015
引用本文: 张旗,严天一,赵燕乐. 具有多工作模式的电机式主动横向稳定器控制策略研究[J]. 机械科学与技术,2023,42(5):793-801 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220015
ZHANG Qi, YAN Tianyi, ZHAO Yanle. Control Strategy of A Motor-type Active Anti-roll Stabilizer with Multiple Operating Modes[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2023, 42(5): 793-801. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220015
Citation: ZHANG Qi, YAN Tianyi, ZHAO Yanle. Control Strategy of A Motor-type Active Anti-roll Stabilizer with Multiple Operating Modes[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2023, 42(5): 793-801. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220015

具有多工作模式的电机式主动横向稳定器控制策略研究

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220015
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:

    张旗(1995−),硕士研究生,研究方向为汽车电子控制技术,2437056400@qq.com

    通讯作者:

    严天一,教授,硕士生导师,博士,yan_7012@126.com

  • 中图分类号: TG156

Control Strategy of A Motor-type Active Anti-roll Stabilizer with Multiple Operating Modes

  • 摘要: 为兼顾不同工况下侧倾稳定性及平顺性,并考虑驾驶员驾驶习惯的差异性,本文提出并研究具有多工作模式的电机式主动横向稳定器(Electric active anti-roll stabilizer,EAAS)模糊控制策略。首先利用MATLAB/Simulink和Vehicle Network Toolbox建立具有EAAS的九自由度整车动力学仿真模型,然后采用Mamdani模糊控制方法,构建具有多工作模式的EAAS模糊控制策略,并利用角阶跃工况和鱼钩工况分别开展离线仿真,最后设计出EAAS电子控制单元及其半实物仿真台架,并通过半实物仿真进一步验证了EAAS模糊控制策略的有效性,主要研究结果表明,基于多工作模式的EAAS模糊控制策略能够有效提高车辆侧倾稳定性。
  • 图  1  整车动力学模型

    图  2  侧向、横摆模型

    图  3  侧倾模型

    图  4  EAAS结构简图

    图  5  EAAS受力图

    图  6  目标侧倾角与侧向加速度关系曲线

    图  7  EAAS模糊控制系统框图

    图  8  前轮角阶跃输入工况前轮转角输入信号

    图  9  前轮角阶跃输入工况下车身侧倾角离线仿真结果

    图  10  鱼钩工况前轮转角输入信号

    图  11  鱼钩工况下车身侧倾角离线仿真结果

    图  12  EAAS半实物仿真模型

    图  13  EAAS半实物仿真试验台[1]

    图  14  半实物仿真试验工作原理图

    图  15  EAAS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半实物仿真试验结果

    图  18  鱼钩工况离线仿真与半实物仿真试验结果

    表  1  EAAS内嵌电机部分参数

    参数数值
    电机极对数P 4
    电阻R 0.204
    稳定器力臂长度b/m 0.13
    转子转动惯量J/(kg·m2 0.000196
    电源电压V/V 12
    稳定器长度c/m 0.85
    下载: 导出CSV

    表  2  模糊规则表

    eec
    NBNMNSZOPSPMPB
    NBNBNBNBNBNMNMNS
    NMNBNBNMNMNMNMNS
    NSNMNMNSNSNSNSZO
    ZONMNSNSZOPSPSPM
    PSZOPSPSPSPSPMPM
    PMPSPMPMPMPMPBPB
    PBPSPMPMPBPBPBPB
    下载: 导出CSV

    表  3  整车动力学仿真模型部分参数

    参数数值参数数值
    ms/kg1210Iφ/(kg·m21920
    mui/kg45Ir/(kg·m22000
    m/kg1390kti/(N·m−1200000
    kf/(N·m−125000kr/(N·m−122000
    cf/(N·s·m−11600cr/(N·s·m−11500
    a/m1.13Iθ/(kg·m2390
    d/m1.47h/m0.445
    bs/m1.48G0/m36.4 × 10−5
    下载: 导出CSV

    表  4  拉压力传感器主要参数

    参数数值
    工作电压/V 24
    输出电压/V ± 5
    测量范围/kN ± 5
    误差/mV ± 50
    工作温度/℃ −20 ~ 80
    下载: 导出CSV

    表  5  加载气缸主要参数

    参数数值
    缸径/mm 50
    活塞杆直径/mm 20
    使用压力/MPa 0.1 ~ 1
    活塞行程/mm 125
    速度范围/(mm·s−1 30 ~ 800
    使用温度/℃ −5 ~ 70
    下载: 导出CSV
  • [1] 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 S J, YAN T Y, JIA Z G, et al. 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. (in Chinese) doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200094
    [2] 陈山. 液压式主动横向稳定杆系统设计与研究[D]. 南京: 南京理工大学, 2017

    CHEN S. Design and research on hydraulic active stabilizer bar[D]. Nanjing: Nanjing University of Science and Technology, 2017. (in Chinese)
    [3] 赵福民. 液压马达式汽车主动稳定杆系统建模、控制与实验研究[D]. 合肥: 合肥工业大学, 2017

    ZHAO F M. On the modeling, control and experiment of the automobile active stabilizer bar system with hydraulic motor[D]. Hefei: Hefei University of Technology, 2017. (in Chinese)
    [4] 周兵, 吕绪宁, 范璐, 等. 主动悬架与主动横向稳定杆的集成控制[J]. 中国机械工程, 2014, 25(14): 1978-1983. doi: 10.3969/j.issn.1004-132X.2014.14.026

    ZHOU B, LYU X N, FAN L, et al. Integrated control of active suspension system and active roll stabilizer[J]. China Mechanical Engineering, 2014, 25(14): 1978-1983. (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1004-132X.2014.14.026
    [5] 陈祥林, 赵韩, 甄圣超. 基于模糊滑模控制的汽车主动横向稳定杆研究[J]. 农业装备与车辆工程, 2018, 56(6): 17-21. doi: 10.3969/j.issn.1673-3142.2018.06.005

    CHEN X L, ZHAO H, ZHEN S C. Research on active anti-roll bar of vehicle based on fuzzy Sliding mode control[J]. Agricultural Equipment & Vehicle Engineering, 2018, 56(6): 17-21. (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1673-3142.2018.06.005
    [6] ZULKARNAIN N, IMADUDDIN F, ZAMZURI H, et al. Application of an active anti-roll bar system for enhancing vehicle ride and handling[C]//2012 IEEE Colloquium on Humanities, Science and Engineering. Kota Kinabalu: IEEE, 2012: 260-265
    [7] MUNIANDY V, SAMIN P M, JAMALUDDIN H. Application of a self-tuning fuzzy PI-PD controller in an active anti-roll bar system for a passenger car[J]. Vehicle System Dynamics, 2015, 53(11): 1641-1666. doi: 10.1080/00423114.2015.1073336
    [8] 白先旭, 徐时旭, 沈升, 等. 磁流变半主动横向稳定杆对汽车侧倾的影响[J]. 机械工程学报, 2019, 55(24): 145-152. doi: 10.3901/JME.2019.24.145

    BAI X X, XU S X, SHEN S, et al. Influence of magnetorheological semi-active stabilizer bar on vehicle roll[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2019, 55(24): 145-152. (in Chinese) doi: 10.3901/JME.2019.24.145
    [9] 李姣, 皮大伟, 王洪亮, 等. 电动车用电机式主动稳定杆多模式控制策略研究[J]. 中国机械工程, 2018, 29(23): 2821-2828. doi: 10.3969/j.issn.1004-132X.2018.23.008

    LI J, PI D W, WANG H L, et al. Research on multi-mode control strategy of electric active stabilizer bars for electric vehicles[J]. China Mechanical Engineering, 2018, 29(23): 2821-2828. (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1004-132X.2018.23.008
    [10] SUZUKI S, BUMA S, URABABA S, et al. Development of electric active stabilizer suspension system[C]//SAE 2006 World Congress & Exhibition. Detroit: SAE, 2006
    [11] SORNIOTTI A. Electro-mechanical active roll control: a new solution for active suspensions[C]//SAE 2006 Automotive Dynamics, Stability and Controls Conference and Exhibition. Novi: SAE, 2006
    [12] 邱香. 基于主动横向稳定杆的车辆侧倾控制研究[J]. 计算机仿真, 2016, 33(9): 169-173 . doi: 10.3969/j.issn.1006-9348.2016.09.036

    QIU X. Control research for enhancing vehicle roll stability based on active anti-roll bar[J]. Computer Simulation, 2016, 33(9): 169-173 . (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1006-9348.2016.09.036
    [13] 杨凡, 周兵, 李栋升. 主动前轮转向系统仿真分析[C]//中国汽车工程学会年会论文集. 天津: 中国汽车工程学会, 2008: 692-695

    YANG F, ZHOU B, LI D S. Simulation and analysis of active front wheel steering system[C]//Proceedings of 2008 SAE-China Congress. Tianjin: SAE-China, 2008: 692-695. (in Chinese)
    [14] 张立军, 张天侠. 车辆四轮相关路面非平稳随机输入通用时频模型[J]. 振动与冲击, 2008, 27(7): 75-78. doi: 10.3969/j.issn.1000-3835.2008.07.017

    ZHANG L J, ZHANG T X. General nonstationary random input model of road surface with four wheels correlated[J]. Journal of Vibration and Shock, 2008, 27(7): 75-78. (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1000-3835.2008.07.017
    [15] 陈松, 张红党, 吴海东, 等. 基于主动横向稳定杆与差动制动联合控制的车辆防侧翻研究[J]. 汽车工程, 2019, 41(9): 1043-1049. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.09.009

    CHEN S, ZHANG H D, WU H D, et al. A research on vehicle rollover prevention based on combined control with active anti-roll bar and differential braking[J]. Automotive Engineering, 2019, 41(9): 1043-1049. (in Chinese) doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.09.009
    [16] 陈松, 张红党, 吴海东, 等. 一种新型主动横向稳定杆装置的设计与特性分析[J]. 汽车工程, 2019, 41(10): 1117-1123 . doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.010.002

    CHEN S, ZHANG H D, WU H D, et al. Design and characteristic analysis of a new active anti-roll bar device[J]. Automotive Engineering, 2019, 41(10): 1117-1123 . (in Chinese) doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.010.002
  • 加载中
图(18) / 表(5)
计量
  • 文章访问数:  97
  • HTML全文浏览量:  54
  • PDF下载量:  19
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2021-03-24
  • 网络出版日期:  2023-05-29
  • 刊出日期:  2023-05-25

目录

    /

    返回文章
    返回