Control Tolerante a Fallos del Sistema de Transmisión Electro-Mecánica Compuesta de Vehículos de Oruga Basado en el Algoritmo PID Anti-Windup
Autores: Xing, Qingkun; Zhang, Ziao; Li, Xueliang; Qin, Datong; Peng, Zengxiong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Tecnología de transmisión compuesta
Vehículos oruga
Métodos de control tolerantes a fallos
Sistema de propulsión eléctrica
Motores de propulsión
Escenarios de fallos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 14
Citaciones: Sin citaciones
La tecnología de transmisión compuesta electromecánica para vehículos de orugas demuestra un excelente rendimiento en eficiencia energética, movilidad y confort de marcha. Sin embargo, debido a la operación frecuente en condiciones adversas, los componentes del sistema de propulsión eléctrica, como los motores de tracción, son propensos a fallos. Este documento propone tres métodos de control tolerantes a fallos para tres escenarios típicos de fallos del sistema de transmisión compuesta electromecánica (ECTS) para garantizar el funcionamiento normal de los vehículos de orugas. En primer lugar, se establece un ECTS y el modelo de dinámica de acoplamiento electromecánico del vehículo de orugas. Además, se propone un control PID de doble capa anti-saturación para los motores y una estrategia de control óptimo instantáneo para el motor en el caso sin fallos. En segundo lugar, se desarrolla una ley de control PID anti-saturación para los motores y una estrategia de control del motor considerando el estado de carga (SOC) y las demandas de conducción en el caso de fallo de un motor de tracción de un solo lado. En tercer lugar, se propone una estrategia de control del embrague B4 durante el arranque y una estrategia de control del freno de dirección en el caso de fallo del sistema de propulsión eléctrica. Finalmente, en la condición de conducción recta del vehículo de orugas, se establece la apertura del acelerador en 0.6, y el fallo del motor se activa a los 15 s durante el proceso de aceleración. Las simulaciones numéricas verifican la viabilidad de las estrategias de control tolerantes a fallos, utilizando la velocidad máxima y la aceleración del vehículo de orugas a los 30 s como indicadores para la evaluación del rendimiento dinámico. Los resultados de la simulación muestran que bajo un fallo de motor único, su potencia de conducción en línea recta cae un 33.37%; con fallo de propulsión eléctrica, la caída alcanza el 43.86%. El vehículo aún puede mantener una conducción y dirección normal en línea recta bajo condiciones de fallo.
Descripción
La tecnología de transmisión compuesta electromecánica para vehículos de orugas demuestra un excelente rendimiento en eficiencia energética, movilidad y confort de marcha. Sin embargo, debido a la operación frecuente en condiciones adversas, los componentes del sistema de propulsión eléctrica, como los motores de tracción, son propensos a fallos. Este documento propone tres métodos de control tolerantes a fallos para tres escenarios típicos de fallos del sistema de transmisión compuesta electromecánica (ECTS) para garantizar el funcionamiento normal de los vehículos de orugas. En primer lugar, se establece un ECTS y el modelo de dinámica de acoplamiento electromecánico del vehículo de orugas. Además, se propone un control PID de doble capa anti-saturación para los motores y una estrategia de control óptimo instantáneo para el motor en el caso sin fallos. En segundo lugar, se desarrolla una ley de control PID anti-saturación para los motores y una estrategia de control del motor considerando el estado de carga (SOC) y las demandas de conducción en el caso de fallo de un motor de tracción de un solo lado. En tercer lugar, se propone una estrategia de control del embrague B4 durante el arranque y una estrategia de control del freno de dirección en el caso de fallo del sistema de propulsión eléctrica. Finalmente, en la condición de conducción recta del vehículo de orugas, se establece la apertura del acelerador en 0.6, y el fallo del motor se activa a los 15 s durante el proceso de aceleración. Las simulaciones numéricas verifican la viabilidad de las estrategias de control tolerantes a fallos, utilizando la velocidad máxima y la aceleración del vehículo de orugas a los 30 s como indicadores para la evaluación del rendimiento dinámico. Los resultados de la simulación muestran que bajo un fallo de motor único, su potencia de conducción en línea recta cae un 33.37%; con fallo de propulsión eléctrica, la caída alcanza el 43.86%. El vehículo aún puede mantener una conducción y dirección normal en línea recta bajo condiciones de fallo.