文章编号:1007-757X（2021）02-0099-03
崔晓琳
（烟台汽车工程职业学院汽车工程系，山东烟台265500）悦达起亚智跑
摘要：针对小型电动汽车为有效实现驱动防滑功能，对汽车驱动防滑控制系统进行了研究和设计"该系统采用纯电动机控制，对于汽车目标滑转率结合运用路面自动识别方法及经验目标值完成确定过程，防滑控制过程涉及的电动机输出转矩通过PID控制算法（积分分离型）8使用实现有效8驱动控制过程，将该驱动防滑控制系统在不同路面上进行驱动加速仿真实验，结果表明该系统可完成驱动轮滑转率到目标滑转率附近快速准确地控制过程，证明了该控制算法及策略8有效性°
关键词：驱动防滑控制系统；控制策略；PID控制算法；实现路径
中图分类号：U463文献标志码：A
Analysis and Research on Simulation System of Automobile
Drive Anti-slip Control
CUIXiaolin
(Department Of Automotive Engineering,Yantai Automobile Engineering Professional College,Yantai265500,China) Abstract:In order to effectively realize the anti-skid driving function of small electric vehicles,this paper mainly studies and designs the automotive anti-skid control system.The system uses pure motor control,and uses the automatic road surface recognition method and empirical target value for the target slip rate.After completing the determination process,the output torque of the motor involved in the anti-skid control process is used to implement an effective drive control process through the use of the PID control algorithm(integral separation type).This system can complete the fast and accurate control process from the driving wheel slip rate to the target slip rate!which proves the e f ectiveness of the control algorithm and strategy in this paper Key words:drive skid control system；control strategy；PID control algorithm；implementation path
0引言
在节能环保的大背景下，具备零排放特性的电动汽车顺应了未来汽车领域的发展趋势受到越来越多的关注，可有效满足能源利用绿清洁化的发展需求，成为未来重要的交通出行方式，可实现单轮层面
力矩控制的分布式驱动电动汽车因具有控制自由度较大、力矩精确度易于控制和响应速度较快等动力学控制方面的优势而成为目前领域内的一项研究热点。驱动轮滑转易在汽车起步或加速时（驱动力突然增加，驱动轮附着力不足）出现，作为确保汽车安全的重要环节之一：汽车驱动防滑控制系统通过转矩的有效分配可使汽车在不同路面及工况下由相对打滑（内外侧车轮的轮速差）引发的车辆失稳现象得到有效避免&基于传统的动力学控制理论对驱动防滑控制算法及驱动力分配策略进行了设计（1）&
1现状分析
驱动防滑控制系统对于小型未装备液压防抱死系统的电动汽车来说作用重大，处于启动和加速阶段的汽车需使用驱动防滑系统（ASR）在使汽车获得足够的地面驱动力的同时确保车辆及行驶方向的稳定性，主要通过对驱动轮过度滑转问题的有效控制实现。传统汽车大多基于装备的液压防抱死系统（ABS），通过驱动防滑系统综合运用液压制动及发动机输出转调节的方式实现控制过程，汽车如果不安装ABS 系统经无法使用驱动防滑系统，着就增加了电动汽车的开发使用成本及整体控制效率。在城市复杂工况下一些未装备液压ABS系统的小型低速电动汽车行驶过程需执行较多的启停与加速操作，对驱动防滑控制系统提出了更高的要求&控制电动机转矩比发动机的响应速度更快，通过控制电动机输出转矩成为实现驱动防滑控制的有效手段。关于汽车驱动防滑控制系统的研究，例如，一种以Lu-Gre轮胎模型（结合轮速信息）为依据构建的四分之一汽车模型，对路面附着系数通过构建的指数
滑移观测器完成测量和估计，在此基础上通过驱动转矩的控制实现驱动防滑控制功能，但该方法存控制算杂程度高的；度调节（使用自适应PID控制算法完成）和干预制动方法的ASR控制算法，并通过硬件在环仿真实验验证了该种ASR 的控制效果，但适合传统或混合动力汽车使用，难以满足电动汽车控制需求；一种基于前轮驱动的ASR控制策略（面向前驱电动汽车），但该方法需基于安装液压ABS系统的车辆完成（1）&上述控制系统及算法大多适用于部分特定车辆，难以应用到无ABS的小型电动汽车，为实现此类汽车的高效ASR控制功能，本文基于现有汽车ASR控制算法及策略的研究果!计驱滑控制算及控制策略!电机PID控制算行调控制!
控制信号稳定有序，分别采用路面自动识别方法和基于经验目标值完成对均一路面（指附着系数）和非均一路面的滑转率控制!提辆整体控制系统的定!并
建立联合仿真方法（使用Matlab和AVL CRUISE）验证和调
作者简介：崔晓琳（1983-），女，硕士，讲师，研究方向：汽车电控技术&
整控制策略，得到了较佳的控制效果&
2
驱动防滑控制算法
本文以前驱电动汽车作为研究对象，所构建的驱动防滑 控制系统的总体架构如口图1所示&
+ 1 丨一「电池|电动机控制器|差速器#减速軽卡驱动电动机ASR 控制器
1汽车驱 滑控制系统总体架构示意冬
该系统 驱 滑控制器、轮
感器(4个)及电动
机控制器！ 度滑转的驱动轮时，通 面自
识别方 定行驶 面上#
轮滑转率 ？
)的车辆驱动轮的最佳滑转率；行驶 面上的轮滑转率 大！
高选原则和积
型PID 控制算法完
电动机驱 的控制过程
(以通常在15%〜20% 内的固定
值作为滑转率)，从
汽车驱 滑控制功能⑵。
2.1 前驱电动汽车动力学模型
个
步电动机！ 驱动轮的 :
属性，假设，两侧驱动轮 半径由"1 "2表示(单位m)；两
惯 别由J 1、2表示(单位kg ・m 2)' 加速度
由、$2 (单位rad/ s 2 )表示；驱动轮上的驱动力矩分别由
O dl 、O d2表示(单位N ・m)；与地面间的纵向摩擦力分别由 F 1、F f2表示(单位N)，两侧驱动轮的动力学模型表达如口式
(1)、式(2)。
J 1$i = O di — F 1R 1
(1)
J 2$2 = O d2 — R f2 "2 (2)在具备完全相同的 惯量、滚动半径的情况
下，式(1)、式(2)相加，如式(3) &
J($1 十 $2) = O di 十 O d2 — (F 1 十 F f2 R
(3)
假设*表示主减速器的传动比；传动系的传动效率、等
加速度和旋转部件的等 惯 别由小$。和〕0表
示*0表示减速器的传动比，驱动电动机转换到驱动轮的动
力学模型如口式(4)。
O*0*1 & = O dl 十 O d2 十丿0$0
(4)
2. 2 PID 控制算法的选用
汽车踏板位
加
的瞬间变化较大，此时驱动电动
机 很大的初始加速控制信号，调节驱
滑 统
的PID 控制算法易 调节值同目标值 大的 1进
大的系统 调, 控制系统的 调
，本文 备 积分作用的积
长城新款越野车型PID 控制算
，该控制算
Matlab/Simulink 中完
计！ 两驱动轮的滑转率差值由e (sQ 表示，然 行逻辑
：在
目标滑转率 滑转率的差值较大的
(k (5k )|超过
10%)，使用PD 控制
提升系统
度的 避免
大超调
的
；在滑转率的差值 的今晚24时油价调整最新消息
(e(sQ
| 等于10%)采用PID 控制使驱 滑控制精度得到有
提升。具体通 个系数"同PID 控制的积分项相乘
"取值，如式(5)。
Q=
F ， l ^(^k ) 3 10%
"=〔0, |e (S k )| # 10%
5
假设，分别由K p 、K i 和K d 表示比例放大、积分和微分3
个系数；、一1、一2 分别表示
；e(k )、e(k —1)、
—
2)表示 的设定值
控制量间的差值，控制量变
化的增量△>()的表达，如式(6)。
△>(k ) =K p (e(k )—e(k —1)) +/K i D (k )十
天津车辆限行K d (e(k )― 2e (/ ―1)+e (/ ― 2) )
(6)
2. 3 车轮最佳滑转率自动识别
轮胎与路面的
着系数由“(S )表示，各车轮行驶
面上时，识别与控制最佳滑转率过程需借；种
感器，为简化小型电动汽车的设计 程、节约成本,
佳滑转率为20% ； 算法识别汽车行驶于均一面上的路面最佳滑转率，完
佳控制过程& G 、C 2和C 3
表示轮胎参数，估计 面附着系数表达⑷，如式(7)。
-(S ) = C 1 (( — e -[2! ) — C 3S
(7)
滑转率与
着系数的关系(
Carsim 测试行驶
面下的轮胎
)如图2所示&
0 20 40 60 80 100
山东交警网违章查询滑转率/%
图2滑转率与
着系数的关系
轮附着系数工作
C 点，路面最大附着系数点对
应点 E 和 G (0. 7 和 0. 8)5)。
C 1、C 2和C 3的值通
二乘法完
理 取，拟合函数(Matlab 工 ) 4
的表达式，如式(8)。
x = lsqnonlin(@ fun,x 0)
(8)
“和！分别表示附着系数和滑转率,d “/d S 表示变化率,
〃在d “/d S 趋 0 大值，对S 求导如式(9)。
—=C
1
C 2e -C 2S —C 3 = 0 (9)
求
佳目标滑转率(对应最大附着系数)S 0的计算表
达，如式(10)。
S o = C" ~q '2 (10)
佳滑转率
面上的求 程如
(1) 通过k
驱动的后轮
取参 V(k )，驱动
轮
$()和V(k )通过计算 轮中心速度
值获
取，再基于前轮转速完成/时驱动轮滑转率S(k )的计算
如式 11)。
Sk = $(k)R — V(k)/$(k)R (11)
(2) 求取k 着系数”(k ),m 表示汽车整 备
质量；g 表示车辆质心高度;F n 表示前轮 面的正压力I 表示车辆 Vk 表示车辆的纵向加速度如口式(12)。
O d O 0*\& — J 0$o (k ) — J ($1 (k )十 $2 (k ) )(12)
R (-^mg — mV (k )¥ )
(3) 着系数 轮滑转率 轮滑 t
(S 超过5%)以0.001s 的步 始采集，开启ASR 控制，在
2中点C 工作点识别路面附着系数(最大附着系数及 ：
的滑转率)，据此求得“(A )和-B )计算插值因子如式
(13)。
CRUISE
电动机 驱动转矩MATLAB
CRUISE
A = £-(C )— -Q
B ) (A )— - QB) ) (13)卩(#)—G )表示典型路面的峰值附着系数，在最大附着 系数 F 时的 着系数y(F )，如式(14)。
-C F ) = AL- (#)— - (G ) ) +-(G )
(14)
最佳滑转率S 。 求取方法&
3联合仿真测试与结果分析
AVL CRUISE #车辆动力学 软件)易
Ma--
lab 建立联
立汽 型，据 构建的
系统进行联
，采用的前驱电动汽车的具体参数,
如 表 1 示 &
左前轮 转速右前轮 转速左后轮 转速右后轮 转速
计算当前滑转率
断否于一面
判是属均路是
高选原则 以20%为目 标滑移率
嚣聽
率
一积分分离增量型
IPID
控制
是
一 一
驱
动电动机控制信号
表#整车参数
参数
参数值
整车整备质量m/Yg 1 310质心高度h g /m 0. 56质心离前 a/m 1. 087质 心
b /m 1. 603
L /m
2. 69
电动机额定电压/V 288
电动机额定功率/YW
#5电机大率/YW
30
据此所构建的联合仿真结构(结合运用API 方式)，仿真3联 构示 别行驶
着的 、对开％ 棋盘4 面,
面
前
驱动轮滑转率差"1% &由低
着
面无ASR 的
果可知：汽车驱动轮 二急
加速起步时会
！ 轮 滑 ，起步时
的电动机
说明电动机 率 ，限制
辆
的动力性能；低附着 面有ASR 的 表明:ASR
能够
完 面的 识别 定，并 佳滑转
率进行控制，汽车驱动轮速起步时逐步上升(略大 )，有
控制了驱动轮滑转率(12.5%
)，滑转率和电动机转矩
起步加 定在目标值 ，未
轮速频繁波动
&系统
果非常稳定&
面上有ASR 的 ；
结果，左右轮 高选控制而呈 上升，有效避免了
驱动轮的过度滑转如口图4所示&
务：0〜60 Ym/h 加速，如图3所示&
12108 6 4 27S .日)、芻—车速
—
右前轮速度
亠左前轮速度00
%、<；坡軽
80604020
"■右前轮滑转率*左前轮滑转率
300
250
200
1501000
2 4
6 8 10
时间/s
a )车速和轮速02 4
6 8时间/s
b )驱动轮滑转率
50
02 4
6时间/s
c )驱动电动机输出转矩
图4对开路面上的控制仿真曲线
对接路面的ASR 仿真结果，如图5所示&
转率做出快速反应。棋盘路面有ASR 滑转率控制效果较理想，该系统可根据变化的驱动轮滑
所示&
驱动轮速度
10「-■-车轮
0 2
4 6
时间/s
a )车速和轮速%、<^莊
(E •
、曇
8
的 果 , 如 6
0 2
4时间/s
b )驱动轮滑转率
图5对接路面上的控制仿真曲线
0 1 2 3
4 5 6
时间/s
c )驱动电动机输出转矩
0 2
4 6 8
时间/s
b ) 驱 轮 滑 率 棋 面上的控制
(下转第113页)
6
nectmysql)，用于连接数据库，在之后的程序当中也可以通过调用函数的方式连接mszp数据库&例如：
Functionconnectmyaql)$
{
$t
mysql_select_db(“mszp,%con)；
mysql_query("SET NAMES GBK)
Return$con
-
从这一流程当中，我们可以了解到美术作品管理系统的编辑模块，在编辑主页上我们也可以现货区包含系统函数主页的(hs.php)，以及$cq的变量用于获取网页传送的图片地址。这一模块需要通过JavaScript调用系统文件&
在原有的业务流程分析当中，学生需要按照教师的要求完成作品，并将作品在规定的时间内进行提交，让教师对作品问题进行修改和完善。但是在优化流程过后，整个步骤变得更加便捷&
(1)进入创作指导管理页面，并选择在线解答模块；
(2)输入具体的解答内容；
(3)对内容进行保存；
(4)操作确认如口果同意则点击保存如口果不同意则继
步1)步(3)；
(5)确认问题后返回。
总体来看，学生可以根据作品信息的综合查询模块筛选出相应的功能要求，教师也可以给出作品修改意见，通过流程梳理可分析出系统涉及的功能模块，对产生的数据展开深入分析，了解每个功能设计的数据信息，设计相应的数据库表，以面向对象的方法完成业务分析、功能分析和数据分析的过程&
(上101)
系统能有效识别滑转率并据此做出交替控制。验证了本文所设计的ASR控制系统的有效性，有效避免驱动轮的过度滑转
4总结
本文以无液压ABS系统的电动汽车作为研究对象设计了一种汽车驱动防滑控制方案，为达到良好的控制效果，主要通过对驱动电机输出转矩进行控制实现驱动防滑系统功能，在完成路面自动识别的基础上运用积分分离型PID控制算法实现对不同路面下驱动防滑的高效控制过程，使滑转率快速达到设定值，该系统面对突然变化的路面附着系数可完成车轮滑转率的快速准确调节(使其趋近于目标滑转率)。
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自适应驱动防滑控制山东大学学报(工学版),
2018,48(1):96103.
模块的主体页面和执行页面都能进行设置，可以用于作品管理系统的展示、编辑、上传等&当然目前的艺术作品管理系统在实际的应用环节可能还会遇到文章之外的分析功能，还需要在项目中得到完善
和优化&另外如果存在一些新的业务需求，还应该分析模拟和实际结果之间的差距&例如涉及交叉学科、跨专业和多次作品分析时，对于信息的编辑和选择也非常重要&
4
计算机辅助下的美术教学是未来课堂教学的主要形式，也能够实现美术教育资源的获取和利用。而计算机辅助教
学的发展尚未完全成熟，需要教育工作者们不断努力研究，并在此过程中逐渐完善，以学生的专业需求作为出发点&综上所述，为了实现教学的优化，使传统的基础美术教育发展至新的阶段，我们也应该利用现代化教育手段来开发和应用现代教育媒体，让审美教育在潜移默化中得到发展，创设出特定的教学情境充实现有的教学内容&
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