基于理想变传动比的主动前轮转向滑模控制

针对主动前轮转向系统,以提高车辆的转向性能为目标,建立七自由度车辆模型、Dugoff轮胎模型,确定基于固定横摆角速度增益的理想变传动比规律,并提出基于此规律的主动前轮转向附加转角滑模控制策略。利用Simulink搭建仿真平台,对提出的策略进行了验证,仿真结果表明,与普通变传动比相比,基于理想变传动比规律的主动前轮转向系统滑模控制策略有利于车辆获得更为理想的转向性能。     

线控转向系统前轮主动转向控制策略研究

文章的研究目的是实现线控转向系统前轮主动转向以改善车辆的行驶状态。文章首先对转向执行模块进行动力学分析,并设计出基于前馈控制的理想传动比;其次,结合理想传动比和状态反馈,建立前馈-反馈联合控制系统,以获得最优的前轮转角;最后,联合Carsim中的车辆模型进行仿真试验,并选取方向盘转角阶跃输入作为试验工况。结果表明,文章所采用的联合控制策略可实时调整前轮转角,有效地改善了车辆的行驶状态,为线控转向系统的研究提供了一定的参考价值。     

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。     

基于线控转向的智能驾驶车辆路径跟踪研究

针对搭载线控转向系统的智能驾驶车辆路径跟踪问题,基于汽车动力学仿真软件分析车辆转向特性,推导出横摆角速度对转向盘转角的稳态增益曲线,并获得了仿真稳态增益与理论稳态增益之间的修正系数,以此搭建单点预瞄模型和变角传动比线控转向系统模型。通过预瞄式横向运动控制与线控转向变角传动比控制相结合的方式,完成智能驾驶车辆路径跟踪控制策略的设计,并与搭载固定角传动比线控转向系统的智能驾驶车辆进行仿真对比验证。仿真结果表明,所设计的路径跟踪控制方法具有更高的跟踪精度和行驶稳定性。     

线控转向车辆前轮转角控制算法研究

以线性二自由度车辆模型为基础,以中性转向时的横摆角速度作为控制目标,提出了两种线控转向车辆前轮转角控制算法,即前馈补偿控制算法和横摆角速度反馈控制算法,并通过仿真试验对两种控制算法进行了研究。     

主动前轮转向客车的操纵稳定性仿真分析

建立某大型客车的含侧向、横摆及侧倾三自由度动力学模型,通过方向盘角阶跃转向仿真结果和试验数据的比较,验证了仿真分析的准确性。采用横摆角速度跟踪主动前轮转向控制策略,结合比例积分控制方法,在考虑作动器动态特性和前轮转角饱和特性的基础上,对主动前轮转向控制前后的车辆进行直线行驶下的侧向风扰动和湿滑路面急转弯情况下的仿真对比分析。结果表明,主动前轮转向控制后的车辆其操纵稳定性和行车安全性都有较大的提高。     

线控转向系统转角反步控制算法研究

为实现商用车线控转向,设计一套新的线控转向系统架构及其转角跟踪控制算法。新的线控转向系统采用丝杠螺母结构中的丝杠直接控制纵拉杆,螺母通过带轮机构被电机驱动。对线控转向系统结构进行运动学分析,推导转向系统可变传动比,采用前轮转角为状态变量,建立线控转向系统二阶动力学模型。基于转角跟踪目标,采用反步控制算法,设计线控转向系统转角跟踪控制器,通过反馈系统线性化处理系统参数不确定和环境干扰问题,实现准确的目标转角跟踪,并建立李雅普诺夫函数,证明了采用反步控制的线控转向系统是渐进稳定的。搭建采用“丝杠螺母+带轮机构”架构的线控转向实车底盘测试台架,选取蛇形和混合工况进行控制算法验证。研究结果表明：与滑模控制算法的测试结果对比可知,反步控制算法绝对平均跟踪误差值降低了71.88%~79.57%,跟踪误差标准偏差值降低了71.32%~78.50%;线控转向系统反步控制转角跟踪算法能够减少系统收敛到原点的时间,抑制系统的抖振,提高车辆线控转向系统转角跟踪的操纵灵活性。     

线控转向车辆前轮转角控制算法研究

本文以线性二自由度车辆模型为基础,以中性转向时的横摆角速度作为控制目标,提出了两种线控转向车辆前轮转角控制算法。     

基于增益模糊滑模变结构的线控液压转向控制

在分析全液压转向结构与转向偏差机理的基础上,设计了一种线控液压转向系统以实现车辆转向同步,消除转向偏差;针对现有方法确定的期望转向曲线可跟踪性差而无法实现转向同步,提出一种基于转向效率的期望转向曲线及其可行域确定方法,以最大、最小转向效率对应转向曲线为期望转向曲线可行域的上、下边界,确保期望转向曲线的可跟踪性;针对系统扰动不确定性及油液泄漏非线性,基于组合趋近律滑模控制,并引入饱和函数代替符号函数,在一定程度上抑制了控制系统的抖振;由于组合趋近律增益自适应性不足,导致车轮转角及角速度发生变化时,存在系统动态响应能力差的问题,通过分析车轮转角、角速度与趋近律增益的关系,制定了基于车轮转角及角速度的模糊规则表以自适应调整趋近律增益,实现增益模糊滑模控制,进一步提高油液补偿自适应能力和线控液压转向系统的鲁棒性;最后基于MATLAB/Simulink进行了仿真和试验验证。结果表明：提出的基于转向效率的期望转向曲线均具有良好的可跟踪性能;增益模糊滑模变结构控制具有良好的动态响应特性及控制精度,可有效地消除转向偏差,实现线控液压转向系统的同步转向。     

四轮转向汽车虚拟样机闭环控制操纵动力学仿真

运用ADAMS软件建立了新型四轮转向(4WS)汽车整车虚拟样机模型,利用该模型对比了基于横摆角速度多状态最优控制的4WS汽车同前轮转向(FWS)汽车及其它不同控制算法的阴轮转向汽车(后轮比例于前轮转角算法及后轮转角比例于横摆角速度算法)的操纵稳定性。仿真结果表明,基于横摆角速度多状态最优控制的4WS汽车,其各项评价指标优于FWS汽车以及采用另外两种控制方法的4WS汽车。     

线控转向系统理想传动比设计

线控转向系统由于其可以自由设计传动比的特点,可以保证在不同工况下,汽车都有着良好的转向特性和操纵稳定性。文章主要对线控转向系统理想传动比进行了研究设计。在中低速段,采用基于稳态横摆角速度增益不变的设计方案;在高速段,采用模糊控制对传动比进行设计。最后通过仿真试验,验证了设计的理想传动比的控制效果。     

比例控制四轮转向车辆运动特性分析

系统地分析了二自由度四轮转向汽车模型的运动方程，得出了质心侧偏角、横摆角速度与前轮转角的传递函数。在此基础上，对四轮转向样车进行了前后轮转角成比例控制的四轮转向车辆（4WS）的运动学仿真，并针对仿真结果进行了系统的分析。结果阐明了四轮转向车辆与前轮转向车辆（2WS）相比的优势，并提出其发展方向。     

四轮转向车辆运动仿真分析

根据二自由度四轮转向汽车模型的运动方程，给出横摆角速度，侧向加速度与前轮转角的传递函数，并根据四轮转向车辆的控制策略进行运动学仿真。阐明四轮转向车辆与前轮转向车辆相比的优势，并提出其发展方向。     

基于模型预测控制的分布式电动车稳定性控制

基于CarSim/Simulink建立分布式电动车的整车动力学模型,同时建立2自由度的参考模型,用于求解车辆行驶时的期望横摆角速度及质心侧偏角以保持车辆行驶稳定性。同时,基于模型预测控制设计控制器,通过改变驱动轮转矩,获得附加横摆力矩,实现对车辆横摆角速度及质心侧偏角的控制。通过仿真试验,在前轮转角阶跃输入及正弦输入两种工况下,验证控制方法的有效性。     

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。     

主动前轮转向控制技术的现状与发展趋势

文章在介绍两种主动前轮转向系统工作原理的基础上,从车辆动力学控制的角度,详细总结和分析了各种用于主动前轮转向的控制方法,包括横摆角速度控制、D*控制、侧倾稳定性控制和变转向传动比控制等。并指出在未来的主动前轮转向控制研究中,集成控制将是发展的必然方向。     

A Study on the Variable-gain Tracking Control for the Four Wheel Steering System of Vehicles

在分析车身侧倾对转向系统影响的基础上,对转向系统通常采用的参考模型进行修改,并探讨了轮胎侧偏刚度和车速对参考模型横摆角速度的影响.得出结论为,轮胎侧偏刚度对参考模型的横摆角速度增益有较大影响:前轮侧偏刚度的降低使横摆角速度大致成比例地减小.利用最优前馈和反馈控制方法,提出了四轮转向变增益跟踪控制策略.采用非线性半经验轮胎模型的仿真结果表明,所提出的变增益跟踪控制策略对车辆的操纵稳定性有重大改善.     

基于行驶场景模型的线控辅助转向系统仿真

线控转向系统取消了转向盘和转向轮的机械连接,由控制算法折算转向电机驱动转矩并通过电控实现传动比的改变。针对实际转向过程中存在的转向过度或转向不足等问题,本文中在动态输出反馈控制框架下,根据车辆运动学和动力学理论,结合车辆2自由度模型提出了基于行驶场景模型的角传动比动态协调控制机制,建立了线控辅助转向系统的转角控制算法。最终通过转向过程中的速度、加速度、横摆角速度和轨迹的仿真,并与其它转向控制算法和机械转向进行对比,验证了系统对转向过程主动调控和施加补偿或修正控制的有效性与实时性。     

线控四轮独立转向系统的结构及控制研究

主要介绍了四轮转向汽车以及线控转向技术的优点,设计了一种线控四轮独立转向汽车的总体结构,说明所设计的转向系统相对其他转向系统的优点。建立四轮转向汽车的3自由度数学模型,找出四轮转向汽车各车轮转角与转向盘转角的关系。对模型前后轮转角对质心侧倾角和横摆角速度的影响做了Matlab／Simulink仿真,考虑影响汽车行驶安全的因素,找出不同车速和前轮转角对应的最佳后、前轮转角比例系数,从而确定了高速行驶的汽车在指定车速与转向盘转角时各车轮对应的转角。     

变传动比在线控转向系统中的应用

为解决传统转向系统“轻”与“灵”的矛盾,文章在线控转向系统平台上分析了横摆角速度与操纵稳定性的关系以及转向盘转角和车速对传动比的影响。在兼顾操纵稳定性和转向特性的同时,提出以横摆角速度为系统状态识别变量的模糊变传动比控制,设计了模糊变传动比控制器。经过仿真分析,得到较理想的特性曲线。该控制策略具有较强的创新性、应用性和参考性。