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图1 7自由度车辆动力学模型
2. 上层改进分层可拓协调模块:上层可拓协调模块主要通过横摆角速度、纵向车速以及规划路径曲率来确定AFS和DYC的权重系数,并引入了鲸鱼算法解决可拓边界的自适应划分问题。图2 改进分层可拓协调模块
图3 改进分层可拓状态划分结构图图4 鲸鱼算法流程图3. 下层 AFS/DYC 控制器模块:下层控制器模块主要通过上层协调模块确定的权重系数来分配AFS和DYC的输出量,最终实现对智能车辆的稳定性控制。图5 下层控制系统结构图
4. 仿真验证:Carsim和Simulink联合仿真,以验证所提方法的有效性。研究结果 1. 双移线工况:(1)论文提出的改进分层可拓协调控制方法对车辆的横摆角速度控制效果相较于 分层可拓协调控制方法提升了24. 67%,相较于普通可拓协调控制方法提升了23. 07%。图10 一级齿轮副动态啮合力矩时域及频谱图
图11 轴承2动态支反力时域及频谱图(2)齿轮误差影响:齿轮误差对齿轮副动态啮合力矩和轴承动态支反力的影响很大;考虑齿轮误差后,齿轮动态啮合力矩和轴承支反力的幅值显著增加。图12 一级齿轮副动态啮合力矩
图13 轴承1动态支反力时域及其频谱图
图14 轴承2动态支反力时域及其频谱图
(3)箱体对系统动态特性的影响 :稳态工况下,箱体柔性对齿轮动态啮合力矩的影响很小,耦合箱体前后齿轮副动态啮合力矩的均值和振幅基本不变,且频率成分变化也较小;箱体柔性对轴承动态支反力的影响显著,但不同位置处的影响效果不同。图15 一级齿轮副动态啮合力矩时域及频谱图图16 轴承1和轴承2动态支反力2.加速工况下系统动态特性研究
(1)齿轮传动系统共振分析:导致系统共振的频率主要包括电机转矩频率fmb、齿轮副啮合频率fm1和fm2,齿轮误差容易激起系统高频成分的共振,如 3fm1、11fm2和16fm2;考虑齿轮误差后系统的主要共振转速也发生改变。表1 齿轮误差对系统共振影响图17 一级齿轮副动态啮合力矩时频图
(2)耦合系统共振分析:耦合箱体后电驱动系统的固有频率显著降低,并且共振转速和固有频率均降低,耦合箱体后容易激发与转频相关的低阶共振。表2 箱体对系统共振影响图18 一级齿轮副动态啮合力矩时频图
创新点与意义
论文通过建立一种适用于变速等非稳态工况且综合考虑电磁激励、齿轮内激励以及一体化系统结构柔性的机电耦合动力学模型,研究多种激励对电驱动系统动态特性的影响,揭示电驱动系统振动产生机理,对提高系统集成设计和优化能力具有重要意义。该研究成果具有重要的工程应用价值。
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