基于改进分层可拓理论的智能汽车AFS/DYC协调控制

针对紧急避障及大曲率工况的稳定控制难题，提出基于改进分层可拓理论的AFS和DYC协调控制系统，引入了鲸鱼算法解决了可拓边界的自适应划分问题，既简化了分层可拓理论的边界确定过程，又遏制了控制器的一些较为强烈的输出振荡，显著提高了车辆控制的稳定性和安全性。所提AFS/DYC协调控制系统分上下两层，上层是改进分层可拓协调模块，下层是AFS/DYC控制器模块。上层可拓协调模块主要通过横摆角速度、纵向车速以及规划路径曲率来确定AFS和DYC的权重系数，下层控制器模块主要通过上层协调模块确定的权重系数来分配AFS和DYC的输出量，最终实现对智能车辆的稳定性控制。Carsim和Simulink联合仿真结果表明，所提协调控制系统在紧急避障、双移线等大曲率及曲率突变工况下，对横摆角速度和纵向车速的控制效果相较于分层可拓控制、普通可拓控制均有较大提升。     

基于模型预测的主动前轮转向与直接横摆力偶矩协同控制研究

为提高中低附着系数路面下车辆的侧向稳定性，构建了基于模型预测控制（MPC）的主动前轮转向（AFS）及直接横摆力偶矩（DYC）协同控制器，其决策层基于MPC获取附加横摆力偶矩，执行层由AFS和DYC控制协同修正前轮转角或施加轮缸制动压力。在双移线（DLC）工况下仿真验证了该策略的有效性，结果表明：路面附着系数为0.25时，车身侧偏角和横摆角速度分别稳定于-3.5°～3.5°和-16～16 (°)/s内，纵向车速稳定于88 km/h左右；路面附着系数为0.40时，纵向车速、车身侧偏角与横摆角速度等稳定性指标均有明显改善。综合分析表明，该AFS-DYC协同控制策略可显著改善中低附着系数条件下的操纵稳定性。     

基于广义预测理论的AFS/DYC底盘一体化控制

针对现有基于AFS/DYC的车辆底盘一体化控制系统中,控制输入之间采用逻辑切换模式过于简单,无法优化车辆稳定特性的问题,提出一种基于广义预测理论的车辆底盘一体化控制系统切换算法.该算法将横摆角速度与质心侧偏角的状态变量和AFS/DYC控制输入整合于优化目标函数中,通过实时协调多个控制输入的权重,调节AFS/DYC子系统在底盘一体化控制系统中的权重,因而能连续协调AFS和DYC控制.仿真结果表明,采用该算法能实现AFS/DYC控制的平滑切换和同时工作时的协调优化.     

基于Nash博弈的分布式驱动电动汽车横摆稳定性协调控制策略

为提高轮毂电机驱动电动汽车在高速、低附着等危险工况下的侧向稳定性,提出一种基于Nash博弈的协同控制策略,采用上下双层控制结构进行稳定性控制策略的设计。上层引入Nash博弈协调控制策略决策前轮转角和附加横摆力矩,跟踪期望横摆角速度和质心侧偏角;下层根据轴荷比例分配四个车轮的驱动力矩。并在CarSim/Simulink的联合仿真平台进行危险工况下双移线仿真试验,结果表明,相比于只进行主动前轮转向控制,在潮湿沥青路面以75km/h行驶时,采用基于Nash博弈的协调控制策略横摆角速度最大误差为2.25°,侧向速度最大误差为0.12 m/s,且保持良好的路径跟踪性能;通过适当协调主动前轮转向（AFS）和直接横摆力矩控制（DYC）的动作,文章所提出的控制策略可以有效地提高横向稳定性,保证车辆在危险行驶工况下正常行驶。     

4WIS-4WID车辆横摆稳定性AFS+ARS+DYC滑模控制

针对四轮独立转向-独立驱动(4WIS-4WID)车辆,应用滑模变结构控制理论,设计前、后轮主动转向(AFS+ARS)控制器、横摆角速度直接横摆力矩控制(DYC)控制器和质心侧偏角DYC控制器。为协调横摆角速度和质心侧偏角间的耦合设计了协调控制器,对附加横摆力矩实施车轮驱动/制动协同分配。引入2自由度4WIS-4WID车辆参考模型,并将其横摆角速度和质心侧偏角的状态反馈给AFS+ARS控制器,完成AFS+ARS和DYC控制系统的集成。加入不确定车辆自身参数和阵风干扰,将控制策略应用于16自由度4WIS-4WID车辆模型上进行仿真验证,并与单纯AFS+ARS、传统PID和差压制动的DYC进行对比。结果表明,所设计的控制策略同时提高了系统的抗干扰性和精确性;拓展了系统的稳定域,进一步提高了车辆的主动安全性。     

商用车电液耦合转向系统主动回正控制研究

针对装有传统液压助力转向系统的商用车在回正过程中存在低速回正不足或高速回正过度的问题,综合考虑载荷转移、路面条件和轮胎非线性等对回正工况的影响,基于电液耦合转向系统,设计一种车辆质心侧偏角和横摆角速度联合控制的非线性滑模控制器。针对控制算法部分状态量难以获取和影响车辆回正稳定性的路面附着系数难以直接测量的问题,利用UKF观测器为滑模控制器动态估计车辆状态信息和路面附着系数,并将质心侧偏角的观测值和横摆角速度与其期望值之差作为控制系统输入,来求取回正控制所需的转角修正量。最后通过TruckSim、Matlab/Simulink和转向试验台架对不同工况下的转向回正性能进行仿真和台架试验,结果表明,所提出的主动回正控制策略可有效提高转向盘回正的稳定性和控制精准性。     

基于直接横摆力偶矩控制的中置轴汽车列车操纵稳定性研究

建立了中置轴汽车列车4自由度参考模型及多自由度非线性仿真模型,并通过单移线实车试验验证了模型的正确性。利用模糊控制和PID控制方法建立了中置轴汽车列车横摆力偶矩控制(DYC)模型,通过TrukSim及Simulink建立了联合仿真平台,并进行不同附着系数路面上单移线仿真。仿真结果表明,施加DYC后,列车低附着系数路面横摆角速度后部放大系数和质心侧偏角后部放大系数分别减小26.5%、29.9%,最大铰接角速度减小18.4%,大幅改善了中置轴汽车列车的操纵稳定性,降低了折叠事故发生的可能性。     

重型半挂车ADAMS建模及极限工况仿真

在ADAMS/car下建立重型半挂车模型,并选取双移线这一典型工况.在不同附着系数路面上对极限工况下重型半挂车在不同车速时的侧翻,折叠和挂车摆振问题进行了稳定机理分析.结果表明,重型半挂车辆在附着系数较高的良好路面上容易发牛侧倾失稳,而在附着系数较低的湿滑路面上则更容易发生横摆和折叠失稳.提出了相应的改进措施.     

电动汽车DYC/ASR变论域模糊集成控制EI北大核心CSCD

提出了一种集成直接横摆力矩控制(DYC)与驱动防滑控制(ASR)的四轮驱动电动汽车稳定性控制系统,协助驾驶员在紧急情况下保持对车辆的控制。采用变论域模糊控制策略,利用其内在固有的鲁棒性克服车辆严重非线性,独立调节四轮转矩以防止车辆甩尾;同时设计一个模糊控制器,对轮胎力饱和引起的侧向失稳进行开环补偿,协调控制各轮牵引力,防止车轮打滑。在不同路况下,对所提出的方法进行了J-turn仿真测试。结果表明:集成控制对高速、大转向行驶产生的扰动和路面附着系数变化引起的非线性,有比DYC更好的动态跟踪能力与自适应能力。     

电动汽车DYC/ASR变论域模糊集成控制

提出了一种集成直接横摆力矩控制(DYC)与驱动防滑控制(ASR)的四轮驱动电动汽车稳定性控制系统,协助驾驶员在紧急情况下保持对车辆的控制。采用变论域模糊控制策略,利用其内在固有的鲁棒性克服车辆严重非线性,独立调节四轮转矩以防止车辆甩尾;同时设计一个模糊控制器,对轮胎力饱和引起的侧向失稳进行开环补偿,协调控制各轮牵引力,防止车轮打滑。在不同路况下,对所提出的方法进行了J-turn仿真测试。结果表明:集成控制对高速、大转向行驶产生的扰动和路面附着系数变化引起的非线性,有比DYC更好的动态跟踪能力与自适应能力。     

基于ADAMS的分布式电动汽车稳定性分析

利用ADAMS/Car搭建四轮驱动分布式电动车模型,在MATLAB中利用模糊控制原理计算转向横摆力矩,实现车辆的DYC (Direct Yaw-moment Control,直接横摆力矩控制);基于最优轮胎利用率函数设计稳定性控制器,增强汽车在高速转弯时的操纵稳定性.     

基于相平面的分布式驱动电动汽车稳定性控制

为提高分布式驱动电动汽车的操纵稳定性,提出一种基于相平面法的行驶稳定性控制策略。首先,建立非线性车辆2自由度模型,获得不同路面附着系数下车辆质心侧偏角相平面稳定域边界模型。其次,基于质心侧偏角相平面设计分区域控制器,当车辆处于稳定域内时,采用模糊神经网络控制器来决策横摆力矩,使车辆跟随目标变量;当车辆处于稳定域外时,设计失稳度和模糊神经网络联合控制器决策总横摆力矩,使车辆恢复稳定。最后,基于Simulink和CarSim仿真平台在蛇行绕桩和双移线工况下对稳定性控制方法进行仿真,并进行实车测试验证,结果证明了本文中所提控制策略的可行性和有效性。     

基于多参数自适应优化的智能车轨迹跟踪

为了在不同工况中，同时兼顾轨迹跟踪算法的跟踪精度，计算速度与车辆稳定性，提出基于不同车速和路面附着系数的参数自适应MPC算法。在线性时变MPC的基础上增加车辆稳定性控制，并基于路面附着系数设计2种控制策略：在高附着系数路面，针对不同车速优化预测时域与控制时域；在低附着系数路面，开启车辆稳定性控制并基于改进粒子群算法优化权重参数。2种策略在保证跟踪精度与车辆稳定性的基础上提高计算速度。设计基于前馈神经网络的路面识别算法从而为多参数自适应轨迹跟踪算法识别所在道路的路面附着系数，利用CarSim-Simulink平台进行联合仿真。研究结果表明：路面识别算法的平均绝对百分比误差为12.77%,足够满足多参数自适应轨迹跟踪算法的需求；相较于传统线性时变MPC跟踪算法，低速工况下参数自适应轨迹跟踪算法在高附着系数和低附着系数的路面上，横向平均绝对误差分别降低了20.7%和24.6%;高速工况下横向平均绝对误差分别降低了66.2%和50.7%;综合所有试验，算法的计算时间减少了40.2%;在保障车辆稳定性的同时降低算法的计算时间。研究成果针对不同车速与附着系数对轨迹跟踪算法参数进行优化，利用自适应预...     

基于变传动比的全轮线控转向车辆可拓H∞控制方法研究

为了解决传统固定转向传动比以及鲁棒H_∞控制方法无法很好地改善车辆稳定性的问题,提出全轮线控转向车辆的变传动比和可拓H_∞控制策略。首先,建立八自由度车辆动力学模型和轮胎模型。其次,以车辆方向盘转角和车速为输入信息,基于模糊控制方法设计全轮线控转向车辆的转向传动比,并计算出全轮线控转向车辆的前轮转角。然后,以横摆角速度偏差和偏差微分为特征值,基于可拓控制理论将车辆状态划分为3个区域：经典域、可拓域和非域;在经典域中,采用基于横摆角速度反馈的鲁棒H_∞控制方法,实时获取全轮线控转向车辆的后轮转角;在可拓域和非域中,结合可拓控制和H_∞控制策略,动态调整H_∞控制器的输出信号,在保证控制系统鲁棒性的前提下改善车辆的操纵稳定性。最后,基于MATLAB/Simulink仿真平台和自主研制的全轮线控转向特种消防救援车辆,通过正弦转向、单移线、阶跃转向、双移线等典型工况对所提控制方法进行验证,并以平均绝对误差和均方根误差为评价指标,与无控制和H_∞控制方法进行对比分析。仿真和试验测试结果表明：①变传动比控制方法不仅可以提高车辆低速时的转向灵敏度,也能改善车辆高速时的稳定性;②相比传统鲁棒H_∞控制,可拓H_∞控制策略提高了全轮线控转向车辆的操纵稳定性,改善了车辆全轮线控转向控制系统的鲁棒性。     

基于多参数控制的分布式驱动电动汽车操纵稳定性控制策略研究

为改善高速低附着路面上的车辆动力学性能，本文针对分布式驱动电动汽车提出一种基于多参数控制的操纵稳定性控制策略，包括上层轨迹跟踪控制和下层转矩分配控制。上层控制器设计基于2自由度车辆模型和驾驶员预瞄偏差模型，提出了MPC轨迹跟踪控制策略，实现对侧向偏差、横摆角偏差、质心侧偏角、横摆角速度的多参数控制。下层控制器以轮胎负荷率最小为优化目标，获得4个车轮电机转矩的最优分配量，借助于7自由度动力学模型，在双移线、蛇行工况下完成了CarSim-Simulink联合仿真。结果表明：提出的控制策略改善了高速、低附着工况下的操纵稳定性和轨迹跟踪精度。     

基于MPC的独立驱动电动汽车稳定性集成控制

针对独立驱动电动汽车在高附着系数路面高速急转时易发生侧翻事故,在低附着系数路面急转易发生侧滑失稳事故,且单一控制器在不同附着系数路面适应性较差等问题,根据独立驱动电动汽车特点设计了基于分层式结构的稳定性集成控制器。建立了整车动力学模型,并进行了车辆状态参数估计;设计了稳定性集成控制器的控制策略,对车辆的侧倾、横向稳定性状态判定条件和协调策略的制定进行了研究,分别设计了侧倾稳定性控制器和横向稳定性控制器;设置了路面附着系数0.9到0.2的对接路面仿真工况,并在此工况下对所设计的控制器的控制性能进行了仿真测试。结果表明,所设计的稳定性集成控制器相比于单一控制器具有更好的适应性,可有效降低车辆高速行驶过程中的横向载荷转移系数、质心侧偏角等状态量,提高车辆行驶的稳定性和安全性。     

基于线性变参数实时简化模型的重型半挂车稳定性控制策略

为实现重型半挂车各工况稳定性精准最优控制,提出了基于线性变参数实时简化模型的重型半挂车稳定性控制策略。该控制策略基于制动系统,采用分层控制方式,运用线性二次型调节器(LQR)方法,选择多个车辆状态为反馈状态,以实现重型半挂车横摆、折叠和侧倾稳定性综合控制;应用遗传粒子群算法,设计综合提高横摆、折叠和侧倾稳定性的优化目标函数,优化控制策略权重系数,以实现重型半挂车各工况稳定性最优控制;最后搭建硬件在环试验台并进行了台架试验。结果表明:采用所提出的控制策略后,牵引车质心侧偏角、牵引车横摆角速度、挂车质心侧偏角和挂车横摆角速度最大值分别改善了38.6%、13.8%、15.8%、8.4%,铰接角最大值改善了5.1%,牵引车侧向加速度、牵引车侧倾角、挂车侧向加速度、挂车侧倾角最大值分别改善了10.4%、15.4%、10.8%、17.7%,表明所设计的控制策略综合提高了重型半挂车普通工况的横摆、折叠和侧倾稳定性,并且实现了极限工况侧翻精准控制,从而避免重型半挂车侧翻。     

基于路面附着系数估计的车辆轨迹跟踪控制

针对车辆在高速转向和不同路面附着系数下的轨迹跟踪控制问题，基于模型预测控制理论提出了一种考虑路面附着系数的变侧偏角约束MPC控制策略。根据魔术公式轮胎模型分析轮胎的侧偏特性以及不同附着系数对轮胎侧偏角-侧向力线性区的影响，建立轮胎侧偏角约束与不同路面附着系数的函数关系；采用遗传算法（GA）优化BP神经网络模型设计路面附着系数估计器，将估计结果作为与轮胎侧偏角约束相关的变量传递到MPC控制器中；最后在MPC控制器中建立系统控制量约束、控制增量约束，以及考虑路面附着系数的变侧偏角约束，将不同路面附着系数工况下的轨迹跟踪问题转化为多约束条件下最优值求解问题，实现轨迹跟踪和车辆稳定性控制。仿真和试验结果表明，考虑路面附着系数变化的MPC控制方法相对传统MPC控制方法在各种工况下具有更高的轨迹跟踪精度和更好的车辆稳定性，GA-BP神经网络路面系数估计方法具有很高的估计精度。     

联合仿真技市在车辆动力学稳定几天控制上的应用

首先介绍了目前车辆动力学稳定性控制的研究现状．提出了基于联合仿真平台进行控制仿真研究的新思路；其次详细分析了车辆动力学稳定性控制的原理。应用直接横摆力矩状态反馈控制策略，基于ADAMS／Car和Matlab／simulink的联合仿真技术．采用阶跃转向和单移线仿真工况有效验证了该控制策略的正确性，提高车辆在危险工况下的稳定性和可控性，为实际设计车辆动力学稳定性控制系统提供了理论基础。     

基于轮胎合力计算与分配的车辆横向稳定性控制研究

鉴于轮胎合力计算与分配算法只适用于四轮独立制动/驱动和四轮独立转向车辆,以及路面附着系数对轮胎纵向合力和横摆力矩可实现范围的限制,提出一种对轮胎纵向合力和横摆力矩进行实时计算调整和动态分配的车辆横向稳定性控制策略。针对线性反馈计算的误差,采用离线数值优化和非线性规划方法实时确定轮胎纵向合力和横摆力矩的可实现范围,将计算的合力和力矩调整至可实现范围内并进行动态分配。设计滑移率和前轮侧偏角控制器使轮胎摩擦力跟踪各分力,在保证精度的同时避免对车辆后轮侧向力的估计。最后进行了仿真分析与基于LabVIEW PXI和veDYNA的驾驶员在环试验验证。结果表明,基于合力计算与分配的车辆横向稳定性控制可有效地提高车辆轨迹保持能力,改善低附着路面上车辆的稳定性,控制效果优于滑模变结构控制。