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基于分布式驱动电动汽车四轮侧偏刚度估计的容积卡尔曼方法研究

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简介:
本研究聚焦于利用容积卡尔曼滤波算法,针对分布式驱动电动汽车进行四轮侧偏刚度估算,以提升车辆动态性能与操控稳定性。 基于分布式驱动电动汽车的四轮侧偏刚度估计采用容积卡尔曼(CKF)方法进行估算,在汽车行驶过程中能够有效地评估侧偏刚度,并将其与转换后的侧向轮胎力进行比较,显示出很好的估计效果。模型的第一个模块是四轮驱动电机;第二个模块使用Carsim提供的实际参数,包括横向力、纵向力和驱动力矩等数据;第三个模块涉及基于CKF的四轮侧偏刚度估算方法。整个模型及代码均自行编写完成,可供日后参考学习之用。本研究采用Simulink与Carsim联合仿真技术,并使用S function编写了容积卡尔曼滤波(CKF)部分。相关文献资料也已提供以供进一步查阅和理解。

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    本研究聚焦于利用容积卡尔曼滤波算法,针对分布式驱动电动汽车进行四轮侧偏刚度估算,以提升车辆动态性能与操控稳定性。 基于分布式驱动电动汽车的四轮侧偏刚度估计采用容积卡尔曼(CKF)方法进行估算,在汽车行驶过程中能够有效地评估侧偏刚度,并将其与转换后的侧向轮胎力进行比较,显示出很好的估计效果。模型的第一个模块是四轮驱动电机;第二个模块使用Carsim提供的实际参数,包括横向力、纵向力和驱动力矩等数据;第三个模块涉及基于CKF的四轮侧偏刚度估算方法。整个模型及代码均自行编写完成,可供日后参考学习之用。本研究采用Simulink与Carsim联合仿真技术,并使用S function编写了容积卡尔曼滤波(CKF)部分。相关文献资料也已提供以供进一步查阅和理解。
  • 行驶状态_角和质心.zip
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    本研究聚焦于分布式驱动电动汽车的行驶状态估计,特别关注车辆侧偏角及质心侧偏角的精确估算方法,以提升车辆稳定性和操控性能。 分布式驱动电动汽车行驶状态估计研究:包括车辆侧偏角、车辆状态估计、状态估计、质心估计及质心侧偏角估计等内容。
  • Simulink和Carsim状态联合仿真:应用观测器算纵向速、质心角及横摆角速...
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    本文研究了在Simulink与Carsim环境下,利用容积卡尔曼观测器对分布式驱动电动汽车进行状态估计的联合仿真实验,重点在于精确估算车辆的纵向速度、质心侧偏角以及横摆角速度。 本段落基于Simulink与Carsim联合仿真技术研究分布式驱动电动汽车的状态估计问题,并采用容积卡尔曼(CKF)观测器方法来估算车辆的纵向速度、质心侧偏角、横摆角速度及侧倾角。 模型主要包含四个模块:首先是四轮驱动电机;其次是Carsim输出的真实参数,包括汽车所受横向力、纵向力和驱动力矩等;第三是Dugoff轮胎模型用于计算轮胎力;第四则是容积卡尔曼观测器(CKF),该部分通过S函数编写实现对车辆状态的估计。这些模块能够有效地提供关于车辆运动特性的详细数据。 在现有研究的基础上,如果需要进一步优化电机无传感器控制和车辆状态估计中的卡尔曼滤波技术,可以考虑采用平方根容积卡尔曼或高阶容积卡尔曼等改进方法进行深入探讨。
  • 自由状态:包含纵向速、质心角、横摆角速倾角预测模型
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    本文提出了一种针对分布式驱动电动汽车的四自由度状态估计方法,涵盖了纵向速度、质心侧偏角、横摆角速度及侧倾角等关键参数的精确预测模型。 基于分布式驱动电动汽车的车辆状态估计涵盖了四个自由度的状态:纵向速度、质心侧偏角、横摆角速度以及侧倾角。此研究利用了车身模型、算法模型及轮胎模型,能够精确地预测上述四种关键动态参数,从而实现对分布式驱动电动汽车全面且精准的状态评估与监控。
  • Huber M鲁棒立滤波算
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    本研究提出了一种结合Huber M估计与立方容积卡尔曼滤波的新型鲁棒算法,有效提升了状态估计在异常值影响下的稳定性与精度。 Cubature 卡尔曼滤波器(CKF)在处理非高斯噪声或统计特性未知的情况时,其滤波精度会下降甚至导致发散问题。为此,提出了一种基于统计回归估计的鲁棒CKF算法。文中推导出了线性化近似回归和直接非线性回归两种形式的鲁棒CKF算法,并指出直接非线性回归能够克服观测方程线性化近似的不足之处。 通过一个具有混合高斯噪声的实际仿真案例,比较了三种Cubature卡尔曼滤波器(包括原始CKF、基于线性化近似回归和直接非线性回归的鲁棒CKF)之间的滤波性能。实验结果表明,这两种新的鲁棒CKF算法在滤波精度及估计一致性方面明显优于传统CKF方法,并且使用直接非线性回归的CKF具有更强的鲁棒性和更优的滤波效果。
  • 滤波理论与应用——利用扩展滤波质心角.pdf
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    本文探讨了卡尔曼滤波理论及其在实际问题中的应用,重点介绍了如何使用扩展卡尔曼滤波技术精确估计汽车行驶过程中的质心侧偏角,为车辆动态稳定性控制提供关键数据支持。 卡尔曼滤波理论及应用 卡尔曼滤波是一种用于实时处理随机信号的统计估计方法,在许多领域尤其是信号处理和控制理论中有广泛应用。此算法以匈牙利数学家鲁道夫·卡尔曼命名,基于贝叶斯理论与线性最小方差估计原理设计而成。它假设系统状态符合高斯分布,并能通过一系列线性方程来描述。然而在实际应用中,许多系统的非线性特性需要使用扩展卡尔曼滤波(EKF)进行处理。 【扩展卡尔曼滤波】 EKF是对原始卡尔曼滤波器的改进版本,适用于非线性系统状态估计问题。它通过泰勒级数展开将非线性函数近似为一阶项来实现对系统的线性化处理。尽管这种方法在某些情况下效果良好,但它并不能保证提供最优解,尤其是在面对高度非线性的场景时可能表现不佳。EKF主要包含预测和校正两个阶段:预测阶段依据上一步的状态估计值进行下步状态的预估;而校正阶段则结合实际观测数据来更新状态估计。 【汽车质心侧偏角估算】 在汽车稳定性控制系统(ESC)中,准确掌握车辆质心侧偏角度对于确保行车安全至关重要。然而由于技术限制,直接测量这一参数十分困难,因此通常需要通过转向盘转角、横向加速度和横摆率等可测数据间接推算出来。本段落提出了一种基于EKF的汽车质心侧偏角估算方法,并利用二自由度车辆动力学模型及轮胎模型构建了相应的估计器。实验结果表明,在使用非线性轮胎模型时,该算法能够显著提高侧偏角度估计算法精度,满足ESC控制需求。 【轮胎建模的重要性】 在进行汽车质心侧偏角估算过程中,选择合适的轮胎模型至关重要。由于实际驾驶条件下车轮与路面之间的相互作用是复杂的非线过程,不同的轮胎模型会直接影响到最终的估计结果准确性。虽然简化版的线性轮胎模型便于计算但可能导致较大的误差;相比之下,更接近真实情况的非线性轮胎模型则能够更好地模拟车辆在各种行驶条件下的行为特征。 【汽车稳定性控制系统】 ESC作为现代乘用车的一项重要主动安全装置,通过监测车辆动态参数并适时调整发动机输出和车轮制动力来防止出现制动抱死、驱动打滑等危险状况。其中质心侧偏角与横摆率是ESC工作过程中需要参考的重要指标之一,它们的准确性直接影响到系统控制效果。 【结论】 借助EKF方法可以实现对汽车质心侧偏角度的有效估计,并且使用非线性轮胎模型能够进一步提高该算法精度,为ESC设计提供了理论依据。然而需要注意的是,在处理高度复杂的非线性问题时,可能需要考虑采用更为先进的滤波技术如无迹卡尔曼滤波(UKF)或粒子滤波等以获得更好的性能表现。
  • CKF3DOF_滤波辆状态参数_自由_辆状态
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    本文提出了一种基于容积卡尔曼滤波(CKF)的算法,旨在优化车辆状态参数的估计精度。通过减少计算复杂性和提高准确性,该方法在低自由度条件下尤其有效,为车辆动态分析提供了一个强有力的工具。 三自由度车辆状态估计模块利用容积卡尔曼滤波进行状态估计。
  • 滤波(SRCKF)无反馈最优融合
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    本研究提出了一种基于平方根容积卡尔曼滤波(SRCKF)的无反馈最优分布式融合方法,有效提升了多传感器系统中的数据融合精度与鲁棒性。 该资源包含平方根容积卡尔曼滤波(SRCKF)与无反馈最优分布式融合的仿真程序,适用于研究分布式滤波及信息融合方法的人群,有助于深入理解滤波算法和信息融合的概念与流程。
  • 滤波(SRCKF)有反馈最优融合
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    本研究提出了一种采用平方根容积卡尔曼滤波(SRCKF)算法的有反馈最优分布式融合策略,有效提升了多传感器系统信息融合精度与稳定性。 该资源提供平方根容积卡尔曼滤波(SRCKF)及有反馈最优分布式融合的仿真程序,适用于研究分布式滤波与信息融合方法的人群。此工具能够帮助深入理解滤波算法以及信息融合的概念和流程。
  • 质心自抗扰控制
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    本文探讨了针对四轮电动车设计的一种新颖的自抗扰控制策略,专注于优化车辆在转向过程中的质心侧偏角控制,以提升驾驶稳定性和安全性。 汽车的质心侧偏角对车辆稳定性和安全性具有重要影响。本段落提出了一种基于自抗扰控制理论的高性能控制策略,用于四轮驱动电动汽车中的质心侧偏角调节。首先分析了汽车质心侧偏角控制系统的动态模型,并通过数学变换将其转化为二阶自抗扰控制器标准形式下的被控对象。设计了一个双层控制系统结构:第一层为直接横摆力矩制定层,第二层为转矩分配层。 在直接横摆力矩制定层中,利用了二阶自抗扰控制算法来计算出调节质心侧偏角所需的附加横摆力矩;而在转矩分配层面,则设计了一套专门的扭矩分配策略。最后通过MATLAB/Simulink与汽车动力学仿真软件CarSim联合进行仿真实验,验证所提出控制方案的有效性和可行性。