2014 Fiscal Year Annual Research Report
省電力で高い運動性と安全性を実現する次世代電気自動車開発のための制御法の研究
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24560538
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
河辺 徹 筑波大学, システム情報系, 教授 (40224844)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 電気自動車 / スリップ抑制 / スライディングモード制御 / モデル予測制御 / 2自由度PID制御 / ロバスト性能 / 省電力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、省電力／高運動性／高安全性を実現する次世電気自動車（EV）の実用的運動制御法構築の集大成として以下の研究開発を行った。１．平成25年度に開発したフィードフォーワード要素を組み入れたモデル予測型2自由度PID制御法（Model Predictive 2DOF PID Control）について、加速時に加え各種の路面状況下における減速時のスリップ抑制のためのロバスト設計とその検証を行った。２．平成24年度に開発した、路面状況や重量変動などに対してロバストにスリップ抑制を行いつつ電力消費量を抑える、積分要素を加えたスライディングモード制御（SMC-I）法の拡張/改良として、積分要素の設計パラメータをMPCのアルゴリズムにより設計する MPCとSMCの統合化制御法（MP-SMC-I）を構築し、路面状況や車両重量の変動に対するロバスト性能の検証を行った。
３．多目的最適化型ロバストモデル予測制御に基づく１および２の拡張を検証し，また平成25年度に開始した走行性能と乗り心地の両者を満足させる走行を実現するトルクパターン導出の理論的関係の考察ならびに体系化および性能検証を行った。さらに，モデル予測型2自由度PID制御法とMPCとSMCの統合化の一つの形態としてMP-SMC-I制御法を新たに理論的に構築し、この手法が次世代EVの運動制御用として特にスリップ抑制制御問題に対し、省電力性、ロバスト性に優れた実用的なものであることを検証した。これらに加えて、乗り心地性能は特に運転者の安全性に大きな影響を与えるが、主として加減速によって生じる車両挙動に起因する乗り心地を対象として、ピッチ角速度を用いた新たな評価指標を構築し、これに基づき走行性能と乗り心地の両者を満足させる走行を実現するトルクパターンの導出を行い、MP-2DOP-PIDやMP-SMC-Iにおける安全性の指標とした。
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[Book] Sliding Mode Control with Integral Action for Slip Suppression of Electric Vehicles (pp.141-158), in J.-L., Ferrier, O. Gusikhin, K. Madani, J. Sasiadek, eds., Informatics in Control, Automation and Robotics, (Lecture Notes in Electrical Engineering, Vol. 325)2014
