【摘 要】
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随着未来特种车辆对传动效率和可靠性需求的不断提高,电传动将成为未来传动的重要发展方向,磁齿轮电磁优化设计是未来新型电传动研发中的关键技术之一.对同轴磁场调制式磁齿轮传动原理进行分析,建立磁齿轮磁力传动的解析方程,形成基于Taguchi法与多目标鲁棒性优化算法相结合的磁齿轮电磁优化设计方法,对典型工况下磁齿轮样机的速度与转矩特性进行台架试验.结果表明:磁齿轮样机额定工况下传动比稳定在6.67,输出转矩为359.7 N·m,输出功率为56.49 kW,效率达到98.1％,转矩性能与效率达到优化设计目标,验证了
【机 构】
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中国北方车辆研究所 车辆传动重点实验室, 北京100072;63963部队,北京100072
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随着未来特种车辆对传动效率和可靠性需求的不断提高,电传动将成为未来传动的重要发展方向,磁齿轮电磁优化设计是未来新型电传动研发中的关键技术之一.对同轴磁场调制式磁齿轮传动原理进行分析,建立磁齿轮磁力传动的解析方程,形成基于Taguchi法与多目标鲁棒性优化算法相结合的磁齿轮电磁优化设计方法,对典型工况下磁齿轮样机的速度与转矩特性进行台架试验.结果表明:磁齿轮样机额定工况下传动比稳定在6.67,输出转矩为359.7 N·m,输出功率为56.49 kW,效率达到98.1％,转矩性能与效率达到优化设计目标,验证了电磁优化设计方法的有效性.
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针对电传动装甲车辆突然加速或减速瞬间和加速过程中出现的母线电压波动现象,开展母线电压控制策略研究.基于某型8×8轮式装甲车电力系统拓扑结构,建立计及超级电容和电机负载在内的DC/DC小信号模型,剖析以上两种工况下母线电压波动现象诱因.根据功率前馈控制策略并结合电机驱动器-轮毂电机负载“负阻抗”特性分析,提出一种双通道补偿控制策略并通过硬件在环仿真和样车试验对其有效性进行验证.研究结果表明:功率前馈控制对车辆突然加速或减速诱发的母线电压波动具有较好的抑制作用,但对于加速过程中电机负载“负阻抗”特性导致的母线
斜坡转向过程是履带车辆的一种典型工况,受重力沿斜坡分力的影响,其动力学特性与平面转向相差很大,转向控制难度大.为提高履带车辆斜坡转向过程的稳定性,对双侧电机耦合驱动履带车辆的转向原理和履带车辆动力学与运动学进行分析,建立斜坡转向运动学与动力学模型.在此模型基础上,提出斜坡转向模型预测控制策略.针对不同斜坡角度以及转向半径,利用MAT-LAB/Simulink软件对转向控制策略进行建模与仿真,并通过电驱动车辆进行了实车验证.结果表明,该履带车辆斜坡转向模型具有较高的可信性,基于模型预测的斜坡转向控制策略能够
在永磁同步电机数字控制系统中,电流环控制器的参数整定是影响电流环带宽和系统控制性能的重要因素.为优化控制参数设计流程,提出一种基于静止参数辨识的自动整定方法,使控制系统在匹配不同电机平台时具有通用性.在永磁同步电机静止条件下,通过两点式伏安法辨识定子电阻值,消除脉宽调制中死区对定子电阻辨识的影响;通过高频注入法激励定子绕组,运用离散傅里叶变换分别得到交直轴电感值.分析推导自动整定电流环控制器参数方法,并根据辨识参数设计电流环控制器,在两组永磁同步电机实验平台上进行实验.实验结果表明:该控制方法可以使永磁同
串联式混合动力履带车辆前后功率链功率是否平衡,对车辆的动力性影响很大.针对实车急加速工况直流母线电压被拉低影响车辆动力性问题,开展串联式混合动力履带车辆急加速工况功率平衡控制策略研究.基于不同驱动电机外特性下系统波动情况,以及车辆行驶功率需求和发动机-发电机组响应特性,提出一种发动机-发电机组稳压和DC/DC-蓄电池组补偿的功率平衡控制策略,并通过实时仿真验证.实验结果表明,该策略可以平衡急加速工况前后功率链功率,直流母线电压波动范围-4.6％ ～2.36％,能够很好地保持系统稳定性.
为提高多轮轮毂电机驱动车辆在不同路面行驶的动力性和操纵稳定性,提出一种具有路面识别功能的驱动防滑控制策略.分别建立整车模型、车轮受力模型及Dugoff轮胎模型,运用衰减记忆无迹卡尔曼滤波方法对路面附着系数进行估计.对传统滑模控制方法进行改进,设计模糊滑模控制器,根据路面条件调节轮胎滑转率,计算调整力矩进行车辆驱动防滑控制.利用半实物实时仿真平台开展了仿真实验.结果表明,路面自适应驱动防滑控制策略精确地辨识了典型道路的路面附着系数,迅速适应不同路面条件,减小轮胎过度滑转,有效提高了车辆驱动性能和操纵稳定性能
为获取轮式装甲车辆电驱动轮机电动力学特性,提出考虑轮毂电机和行星齿轮机构耦合影响的动力学建模与分析方法.基于轮毂电机空间电磁力模型,计算得到电机径向力、切向力和转矩脉动,作为电驱动轮机械系统动态激励;建立考虑柔性壳体的行星齿轮机构动力学模型,实现了轮毂电机及行星齿轮机构机电耦合动力学仿真.结果表明:轮式装甲车辆电驱动轮低阶模态主要是全局模态,高阶模态主要是行星传动系统的局部模态;对于系统振动响应,在低转速区电磁激励的高阶次占主因,而在高转速区低阶次激励占主因.
基于强化学习的能量管理策略由于状态变量和控制变量的离散化,处理高维问题时存在“维数灾难”的困扰.针对此问题,提出一种基于归一化优势函数的深度强化学习能量管理算法.采用两个具有归一化优势函数的深度神经网络实现连续控制,消除离散化.在对串联式混合动力履带车辆动力总成建模的基础上,完成深度强化学习能量管理算法的框架搭建和参数的更新过程,并将其应用于串联式混合动力履带车辆.仿真结果表明,该算法能够输出更为细化的控制量以及更小的输出波动性,与深度Q学习算法相比,对于串联式混合动力履带车辆的燃油经济性提升了3.96％
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根据履带车辆对高供电能力、高体积功率密度、高机动性能、多使用功能、轻质量等发展需求,综合考虑液力机械综合传动、电力驱动技术发展趋势和技术成熟度,依据一种多目标综合评价方法进行液力机械综合传动、机电复合传动、纯电驱动、重混式综合传动、轻混式综合传动5种传动类型优选,进而提出一种基于扁平电机的轻混式多功能综合传动方案.该方案可有效补足液力机械综合传动装置供电能力短板,提高体积功率密度,提升机动性能,扩展履带车辆动力舱功能,有效控制质量;同时对该方案参数匹配与机动性能预测等开展研究工作.结果表明,新方案可以有效