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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
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    表  2  模糊规则表

    eec
    NBNMNSZOPSPMPB
    NBNBNBNBNBNMNMNS
    NMNBNBNMNMNMNMNS
    NSNMNMNSNSNSNSZO
    ZONMNSNSZOPSPSPM
    PSZOPSPSPSPSPMPM
    PMPSPMPMPMPMPBPB
    PBPSPMPMPBPBPBPB
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    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
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    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
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    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
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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

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