单拖挂汽车列车路径跟踪控制策略

为提高汽车列车路径跟踪性能，结合模型预测控制和最优曲率预瞄控制设计了路径跟踪控制器。在曲线部分采用模型预测控制以减小横向跟踪误差，在直线部分采用最优曲率预瞄控制来提高行驶稳定性，基于TruckSim/Simulink建立联合仿真模型并进行了仿真分析。结果表明，与对标车型自带路径跟踪控制器相比，在单移线工况下，采用综合控制器的汽车列车轨迹跟踪误差减少了60%以上，稳定性指标改善了7%。     

极限工况下主动前轮转向滑模控制对比

针对横摆角速度和质心侧偏角设计了3种基于指数趋近律的主动前轮转向滑模控制器,采用TruckSim和Simulink建立联合仿真模型,在极限工况下进行双移线输入试验,结果表明:由于轮胎非线性特性,在极限工况下3种控制策略各有优劣,基于横摆角速度的滑模控制器在中高车速下可以有效跟踪期望值,一定程度提高了车辆的操纵稳定性。     

基于差动制动的四轮转向商用车防侧翻控制

为提升商用车极限工况下的侧向稳定性,以某四轮转向商用车为研究对象,基于线性二次型调节器设计了四轮转向控制策略,在此基础上设计了差动制动控制策略.以横向载荷转移率为侧翻评价指标,建立了四轮转向+差动制动的防侧翻综合控制策略,利用TruckSim和MATLAB分别进行了转向盘角阶跃输入工况和鱼钩工况的仿真试验.仿真结果表明...     

基于模糊线性模型的舵减横摇广义预测控制

舵减摇技术是一项新的减摇技术,通常其控制器设计所用的舰船模型为通用线性模型,对实际上为非线性被控对象的控制性能要下降.文中依据非线性舰船模型,应用模糊神经网络简化出适应于舵减横摇控制器设计的模糊线性模型,并设计了广义预测控制器.在典型航行工况下进行系统仿真.仿真结果表明,针对模糊线性模型和通用线性模型,用同一种方法与参数设计的2个控制器,前者的减摇率可达到40.70%,要高于后者的25.38%.仿真证明了模糊线性模型的可用性.     

基于AdaBoost算法的重型车辆侧翻预警研究

为有效解决复杂行驶工况下无法准确预测重型车辆侧翻的难题,设计了基于机器学习方法的自适应提升(AdaBoost)算法,实现了复杂行驶工况下重型车辆非绊倒型侧翻判据的实时准确计算.首先建立了基于重型车辆仿真模型与侧翻预警模型;其次,利用AdaBoost学习算法理论,设计了基于单层决策方法构建多个弱分类器的架构并对其进行了模拟训练与加权求和;最后,结合商业软件TruckSim?动力学软件,对比分析了双移线(DLC)与鱼钩(Fishhook)工况下重型车辆侧翻预警失效的侧翻效果.仿真结果表明:所设计的基于AdaBoost算法侧翻预警判据可在复杂行驶工况下有效预测重型车辆侧翻,且对应的测试集正确率比Logistic回归算法预测精度改善24.9％,且模型评估预测 ROC(receiver operation characteristic)曲线面积为0.958.     

车辆电子稳定性程序的最优控制

引入轮胎魔术公式,建立了车辆的两自由度非线性动力学模型．以车辆质心侧偏角和横摆角速度为控制变量,基于车辆的线性动力学模型设计了最优控制器,将此控制器应用于非线性动力学模型并进行了仿真．结果表明,车辆电子稳定性程序显著提高了车辆的操纵稳定性,使驾驶员在大侧向加速度、大侧偏角的极限工况下能够对车辆进行正常操纵．     

基于纵向力控制的客车侧向稳定性研究

为提高客车在极限工况下的侧向稳定性,建立了某客车的8-DOF整车动力学模型,采用Dugoff轮胎模型。以横向载荷转移率作为触发条件,设计了基于纵向力控制的综合控制器。当横向载荷转移率小于侧翻因子时,控制器计算出驱动力矩,对后轮进行差动驱动,以控制车辆侧滑;当横向载荷转移率大于侧翻因子时,计算出制动力矩,对前轮进行差动制动,控制车辆侧翻。通过对角阶跃试验和鱼钩试验进行仿真,结果表明:综合控制系统在车辆行驶过程中不仅具有良好的抗侧翻能力,而且提高了车辆的道路跟随能力。     

基于LQR汽车列车主动转向控制研究

通过相应的假设和线性处理,建立了线性四自由度汽车列车模型。基于此模型,分析了LQR控制策略,设计了LQR最优控制器。通过Matlab/Simulink和Truck Sim联合仿真分析,结果表明:设计的LQR最优控制器能有效地改善汽车列车的机动性和方向稳定性。     

基于逆系统方法的非线性二自由度内模控制

针对一类非线性连续系统,提出一种基于逆系统方法的二自由度内模控制设计方法.首先根据原系统设计阶积分逆系统,然后针对复合后的伪线性系统设计基于逆系统方法的2-DOF内模控制器.由于采用了二自由度控制器,使系统设定值响应同干扰响应分离,得以分别设计控制器.理论分析和仿真结果证明了文中提出的方法控制性能好,精度高,且控制器设计简单,使系统同时具有良好的跟踪性和鲁棒性.     

主动前轮转向的操纵稳定性研究

汽车的主动前轮转向作为汽车主动控制的一个重要组成部分,可以改善车辆的操纵稳定性;横摆角速度与质心侧偏角作为表征车辆操纵稳定性的2个主要指标,可以作为车辆处于稳定状态的参考。基于模型预测控制方法,在汽车线性二自由度模型的基础上,使用相同工况下理想的横摆角速度与质心侧偏角作为参考,设计了模型预测控制器,将二自由度汽车模型与CarSim整车模型进行了联合仿真。结果表明:模型预测控制方法相对PID控制方法更能有效地提高汽车的主动安全性。     

基于差动制动的单拖挂汽车列车道路跟踪控制

对汽车列车的运动特点进行了研究,建立了考虑铰接角的单拖挂汽车列车驾驶员模型;对挂车制动时车辆运动状态的变化进行了分析,设计了基于差动控制的道路跟踪控制器,建立了基于Simulink和Trucksim的联合仿真模型,验证了双移线工况下模型的路径跟随性和行驶稳定性.结果表明:基于差动制动的单拖挂汽车列车道路跟踪控制器,与单...     

汽车侧倾运动安全主动悬架LQG控制器设计方法

为了提高汽车转向-侧倾运动的安全性,设计了主动悬架侧倾运动安全LQG控制器;建立了3自由度汽车转向-侧倾运动动力学模型,选择横向载荷转移率、侧倾角及其加速度构建汽车侧倾安全综合性能评价指标;为了解决现有设计方法无法跟踪系统干扰项(前轴转向角)和控制加权矩阵行列式等于零带来的控制向量无法求解的难题,将前轴转向角进行满足最小相位系统的微分变形,并与原系统方程组成增广系统方程,在综合性能评价指标中引入包含控制项的无穷小量,以满足LQG控制器设计条件;结合层次分析法和归一法,以鱼钩工况为基础,仿真获取汽车转向-侧倾运动统计数据,进而确定LQG控制器的加权系数,通过多工况数值仿真验证主动悬架侧倾运动安全LQG控制器的工作效果。仿真结果表明:新设计的LQG控制器不干扰驾驶人的转向操纵;与被动悬架相比,在鱼钩工况、蛇形穿桩工况和双移线工况下,采用LQG控制器的主动悬架可使汽车侧倾运动安全的主要评价指标即横向载荷转移率的方差分别降低了32.08%、32.82%、29.24%,侧倾角的方差分别降低了47.74%、44.19%、63.41%,侧倾角加速度的方差分别降低了87.30%、60.00%、86.39%,说明采用新设计LQG控制器的主动悬架可大幅度改善汽车侧倾运动安全性,且具有良好的转向工况适应性。     

基于滑膜变结构车辆稳定性控制的仿真研究

采用Magic Formula轮胎模型,运用MATLAB/Simulink软件建立了参考模型和二自由度非线性汽车模型;针对汽车ESP系统的非线性、时变的特点,基于滑模变结构控制理论,设计了以横摆角速度为控制变量的稳定性控制器;在湿滑路面上进行了转向行驶以及移线行驶工况控制效果的仿真分析。研究表明:所设计的控制器能够很好地控制车辆的横摆角速度和质心侧偏角,提高了车辆的稳定性。     

基于滑膜变结构车辆稳定性控制的仿真研究

采用Magic Formula轮胎模型,运用MATLAB/Simulink软件建立了参考模型和二自由度非线性汽车模型;针对汽车ESP系统的非线性、时变的特点,基于滑模变结构控制理论,设计了以横摆角速度为控制变量的稳定性控制器;在湿滑路面上进行了转向行驶以及移线行驶工况控制效果的仿真分析.研究表明:所设计的控制器能够很好地控制车辆的横摆角速度和质心侧偏角,提高了车辆的稳定性.     

基于数据驱动的高速列车速度复合控制研究

针对高速列车在外部干扰下的速度控制问题，本文提出基于Koopman算子的高速列车高维线性模型的建模方法，并设计一种结合扩张状态观测器(ESO)与基于Koopman算子的模型预测控制(K-MPC)的复合控制器(ESO-K-MPC)。利用扩展动态模式分解算法来近似无限维线性Koopman算子，建立具有动态非线性特性的高速列车动力学高维线性模型；引入模型预测控制，设计扩张状态观测器，对系统总扰动进行估计与补偿，构建基于ESO-K-MPC的高速列车速度控制系统，再设计控制器与控制算法；结合CRH3列车参数和郑西高铁华山北站—西安北站实际线路数据，分别在没有扰动和白噪声干扰下对设计的控制方法与算法进行仿真研究。仿真结果表明：基于Koopman的高速列车建模对位移与速度的预测精度相比于线性状态空间模型分别提高了83.86%与87.40%;ESO-K-MPC可以准确估计与补偿高速列车运行中受到的干扰，控制输出曲线与期望曲线几乎重叠，实现了列车运行期望曲线的高精度跟踪。     

不确定离散非线性系统的模糊控制

针对状态不完全可测的一类不确定离散非线性系统,基于状态观测器研究其镇定问题.采用T-S模型对非线性系统进行建模,根据李雅普诺夫稳定性理论,采用线性矩阵不等式(LMI)的形式,利用分散化并行分布补偿(PDC)的方法和新条件,设计了基于观测器的控制器,给出了实现该非线性系统镇定的充分条件.并通过数值仿真对提出的方法进行了验证,仿真结果表明了该方法的正确性.     

商用车驾驶模拟器路感策略研究与验证

针对商用车底盘控制器实车试验周期长、成本高等问题,基于NI实时仿真系统与商用车动力学仿真软件TruckSim搭建"人-车-路"闭环的商用车驾驶模拟平台。为了给驾驶员提供更为逼真的驾驶感受,引入模糊路感控制策略。采用转向轻便性以及转向盘中心区操纵稳定性试验,对比平台内原始路感控制。结果表明:商用车驾驶模拟平台采用模糊路感控制后,高速路感更清晰、低速转向更轻便,可用于商用车底盘控制器开发验证。     

四轮独立转向车辆稳定性的模糊最优控制方法

为改善四轮独立转向（4WIS）车辆的操纵稳定性,在设计了4WIS模型跟踪最优控制器的基础上,对最优控制参数对控制性能的影响以及4WIS车辆转向动力学特性进行了分析,提出了一种基于车辆转向状态的最优控制器参数调整策略,并设计了模糊逻辑控制参数调节器,实现最优控制器参数的自适应调整.结合4WIS车辆的八自由度动力学模型对提出的模糊最优控制系统进行仿真实验分析,结果表明:设计的4WIS模糊最优控制系统能够极大地改善车辆的稳定性与安全性;在高速低附着系数的极限工况下,该系统仍然够能保证车辆的理想转向状态.该系统对于强侧向风一类的侧向干扰具有很强的抑制能力;风速90 km/h的强侧风且无驾驶员干预情况下,车辆在320 m行驶距离内,侧向偏移量仅为0.78 m.      

半主动悬架系统控制仿真

基于李雅普诺夫稳定性理论,设计了汽车半主动悬架的模型参考自适应控制器.自适应控制器包括可调前置控制器和状态反馈控制器.推导了自适应控制律与约束条件.结果表明:该控制器具有很好的鲁棒性和抗干扰性,对系统非线性和模型参数的不确定性具有广泛的适应性.仿真证实了控制器设计的有效性.     

基于联合仿真的汽车转弯制动ABS模糊控制研究

利用虚拟样机技术建立基于ADAMS/Car模块带ABS油压控制输入的汽车整车多体力学模型,并在Matlab中设计ABS模糊控制器,基于ADAMS与Matlab联合对汽车转弯制动工况进行仿真研究。将模糊控制仿真的结果与逻辑门限值的仿真结果进行比较和分析,其结果表明:模糊控制比门限值控制可以达到更好的效果,具有较好的稳定性。