TYRE SLIP CONTROL METHODS FOR ELECTRIC VEHICLES
Date
2022-01-17
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
The goal of this research is to model an electric vehicle model in Simulink of
MATLAB. The vehicle type taken under consideration is 4×4 all individual wheel
operating battery electric vehicle with a curb weight of 1080 kg, all wheels are operated
under same road conditions. The Newton’s motion laws are the key approach while
designing the model. Traction control system (TCS) along with anti-lock brake system
(ABS) are the control techniques that are followed as primary aspect while scheming
the model. Once an EV model is modelled the simulation give results to different
parameter i.e., longitudinal velocity, lateral velocity, yaw rate, longitudinal
acceleration, lateral acceleration, yaw acceleration, different type of forces acting on
the wheels of an electric vehicle, etc. The aim of my research is to find the Slip of the
electric vehicle. Slip is the relative motion between the tyre and the road surface on
which the vehicle is moving. The Slip plays different results by applying different
steering values, the values of steering angle are taken in between -30º to +30º. Slip
also varies and depends on different road conditions i.e., wet, dry, snow or ice. In my
electric vehicle model, different road conditions (i.e., dry asphalt, wet asphalt, snow
and ice) are taken under consideration. The range of slip is always between 0 and 1.
The tyre model I followed is Pacejka tyre model in other words magic tyre formula.
After obtaining the Slip three different controller approaches are provided
individually. The reason to apply controllers is to obtain the desired and accurate result
in terms of slip. The proposed controller techniques are proportional-integral-
derivative controller (PID), sliding mode controller (SMC) and fuzzy logic controller
(FLC).
All three type of controllers are feedback controllers that means the output obtained
will be again given back as input to the controller to minimize the error attained. Once
the controllers i.e., PID, SMC and FLC are applied then the results of all three
individual controllers are obtained and then the comparisons are performed one by one
of each controller. The result obtained by my vehicle model i.e., slip particularly, will
be later associated with some other seeks made on identical topic. The results
performed on the electrical vehicle shows that the FLC give the best result among all
three controller techniques.
Description
ÖZ: Bu araştırmanın amacı, Matlab'ın Simulink'inde bir elektrikli araç modeli
oluşturmaktır. Değerlendirmeye alınan araç tipi 4×4 tamamı tek teker çalışan akülü
elektrikli araçlardır 1080 kg boş ağırlığa sahip araç, tüm tekerlekler aynı yol
koşullarında çalışır. Newton'un hareket yasası, modeli tasarlarkenki temel
yaklaşımdır. Çekiş kontrol sistemi (TCS) ile birlikte kilitlenmeyi önleyici fren sistemi
(ABS), modelin şemasını oluşturan birincil bakış açısı olarak takip edilen kontrol
teknikleridir. Model oluşturulduktan sonra simülasyon sonuçları farklı parametreleri
verir, yani uzunlamasına hız, yanal hız, sapma hızı, uzunlamasına ivme, yanal ivme,
sapma ivme, elektrikli bir aracın tekerleklerine etki eden farklı türden kuvvetler vb.
Araştırmanın amacı, elektrikli aracın slip değerini (senkronize hız ve rotor hızının
arasındaki fark) bulmaktır. Takip ettiğim lastik modeli Pacejka lastik modelidir, bir
diğer deyişle sihirli lastik formülü. Slip, farklı direksiyon değerleri uygulayarak farklı
sonuçlar verir, direksiyon açısı değerleri -30º ila + 30º arasında alınır. Slip de farklı
yol koşullarına, örneğin ıslak, kuru, karlı veya buzlu olmasına bağlı olarak değişir.
Önerilen modelde kuru yol koşulları dikkate alınmıştır. Slip elde edildikten sonra üç
farklı kontrolör yaklaşımı ayrı ayrı sağlanmıştır. Önerilen kontrolör teknikleri orantılı integral-türev kontrolör (PID), kayan mod kontrolörü (SMC) ve bulanık mantık
kontrolörüdür (FLC). farklı yol koşulları (yani kuru asfalt, ıslak asfalt, kar ve buz)
dikkate alınır. Kayma aralığı her zaman 0 ile 1 arasındadır.
Üç tip kontrolör de geri besleme kontrolörleridir, bu da elde edilen çıktının elde edilen
hatayı en aza indirmek için kontrolöre girdi olarak geri verileceği anlamına gelir.
Kontrolörler, yani PID, SMC ve FLC uygulandığında, üç ayrı kontrolörün tümünün
sonuçları elde edilir ve ardından karşılaştırmalar, her bir kontrolörden tek tek
gerçekleştirilir. Önerilen elektrikli araç üzerinde gerçekleştirilen sonuçlar, FLC'nin üç
kontrolör tekniği arasında en iyi sonucu verdiği yönündedir.
Keywords
electrical & electronics engineering