车辆稳定性控制策略研究

以滑模控制、线性二次型最优控制以及PID控制三种控制理论为基础,运用不同的控制策略,基于直接横摆力矩控制方法,设计了车辆稳定性控制器,并进行了控制效果的仿真分析和比较。就控制策略而言,单独控制质心侧偏角、以及对质心侧偏角和横摆角速度进行联合控制,在车辆运行的大多数工况下,控制效果要优于单独控制横摆角速度;就控制理论而言,滑模控制具有较强的鲁棒性和应用性。由于稳定性控制器应重点对低附着系数路面上的车辆进行控制,针对研究对象的运行工况,滑模控制下的质心侧偏角控制和联合控制策略具有明显的优越性。     

基于滑模变结构控制的SUV稳定性研究

针对SUV侧倾稳定性较差的问题,提出了基于滑模变结构控制的方法。首先建立3-DOFSUV横向-侧倾动力学模型;基于理想的质心侧偏角和横摆角速度,分别设计了以期望质心侧偏角、期望横摆角速度和兼顾两期望值为控制目标的基于指数趋近律的滑模控制器;然后基于Matlab/Simulink建立SUV车辆模型与滑模控制策略,选取典型试验工况进行仿真分析。仿真结果表明:兼顾两期望值的控制策略能较好地使车辆的横摆角速度、质心侧偏角、侧倾角的动态响应满足控制要求。     

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。     

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．     

基于滑模控制的线控转向系统仿真

论述了线控转向系统各部分公式模型,搭建了有反馈和无反馈时线控转向系统框图,阐述了基于横摆角速度反馈的滑模变结构控制器的设计,并在Matlab/Simulink环境下进行仿真。由仿真结果对比可知,该设计能提高汽车的操纵稳定性。     

半挂汽车列车弯道行驶制动稳定性

为了研究弯道行驶中制动工况对半挂汽车列车稳定性的影响,运用动力学理论与虚拟样机仿真软件ADAMS,建立了具有21自由度的半挂汽车列车整车模型,分析了在弯道行驶极限工况下,半挂汽车列车折叠角、侧向加速度、横摆角速度、车速、轮速、轮胎侧偏角随时间的变化关系。通过整车系统的稳态转向试验与阶跃试验,验证了模型具有较好的仿真精度。仿真结果表明:转向后3 s实施制动,在3 s的时间内,牵引车侧向加速度变为0,横摆角速度达到极值33 rad.s-1后迅速减小,而半挂车侧向加速度达到极值4 m.s-2,横摆角速度逐渐减小为0;在制动过程中,牵引车后轴先抱死拖滑,由此引起半挂汽车列车发生折叠现象,从而导致弯道行驶制动稳定性降低。     

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。     

现代无轨列车横摆稳定控制策略

为改善现代无轨列车车体横摆稳定性和路径跟踪性能较差的问题，基于拉格朗日方程建立车辆动力学模型，分析了液压杆刚度对车辆转向性能的影响；为解决方程中含有未知约束力，导致其定量关系无法求解的问题，以横摆角速度误差和轨迹跟踪误差为优化目标，采用遗传算法离线优化了刚度参数，并利用函数插值方法在线预测，得到了不同车速、不同前轮转角下的最优液压杆刚度；为提高车辆轨迹跟踪性能，将横摆角速度跟踪误差与轨迹跟踪误差作为评价车辆横摆稳定性的标准，定义了车辆行驶过程中各个轴的侧向误差与航向角误差，基于滑模控制(SMC)算法设计了车辆横摆运动控制器，计算了期望横摆角速度，并进行了稳定性证明和稳态误差分析；由比例积分(PI)控制器计算分配到各个驱动轴的车体横摆力矩，并在U型弯路径上进行了仿真与试验。研究结果表明：车辆稳态转向时，液压杆刚度与车速、前轮转角直接相关，且在任何情况下，连接模块前部液压杆刚度一定大于后部液压杆刚度，车速在22 km·h^-1左右时最优液压杆刚度最小；车速大于22 km·h^-1时，速度越大，最优液压杆刚度越大，且前部液压杆刚度变化率明显大于后部；车...     

线控转向汽车的ADAMS/MATLAB联合仿真

在ADAMS/CAR中建立了线控转向整车多体动力学模型,基于稳态横摆角速度增益不变设计了线控转向的角传动比;并利用MATLAB/SIMULINK搭建了线控转向控制策略,即变传动比和横摆角速度模糊综合控制,由ADAMS/CONTROL接口模块实现了汽车典型行驶工况下的联合仿真。仿真结果表明,所设计的控制策略能够提高线控转向汽车的稳定性。     

四轮转向汽车操纵稳定性研究

为了研究转向工况对四轮转向汽车操纵稳定性的影响,基于Matlab/Simulink建立四轮转向汽车前轮转角比例前馈加横摆角速度模糊PID反馈控制模型,通过与Trucksim车辆模型和Simulink控制模型联合仿真,分别在低速和中高速下进行方向盘角阶跃输入离线仿真和方向盘正弦角输入实时仿真试验,与前轮转向汽车在相同工况下侧向加速度、横摆角速度以及质心侧偏角的仿真结果进行对比分析。试验结果表明:四轮转向控制仿真结果优于前轮转向结果,搭建的四轮转向前轮转角比例前馈加横摆角速度模糊PID反馈控制策略,能提高汽车低速转向时的操纵轻便性和机动性以及中高速转向时的操纵稳定性。     

联合工况的车辆动力学仿真

建立了整车的模型,用Matlab软件对车辆在不同车轮转角、不同车速及不同制动力矩情况下的动力学进行了仿真。仿真结果表明:随着车轮转角及车速的增大,车辆横摆角速度峰值、横向速度峰值增大;过大的制动力矩将使车辆横向侧滑加剧及使横摆角速度峰值变大,车辆在联合工况下的稳定性变差。仿真为车辆在联合工况下的建模和控制提供了参考。     

基于ADAMS的车辆ESP控制模型及方法研究

针对某型车,基于ADAMS建立虚拟样机模型．在此基础上确定基于横摆角速度和车辆侧偏角的ESP模糊控制方法,建立ADAMS与MATLAB联合控制仿真模型,仿真分析正弦延迟试验下有无ESP控制时车辆的操纵稳定性,并进行相关试验验证．结果表明,当车辆处于过度转向的极限工况下,所设计的ESP控制系统系统能够抑制车辆的过度转向,进而使车辆在大的转向盘转角输入下仍然能够维持稳态行驶,提高了车辆的操纵稳定性．     

车辆换道纵横向耦合控制

基于车辆纵横向动力学耦合模型,研究了自动化公路系统车辆换道纵横向耦合控制.假定换道过程中车辆横向加速度满足梯形约束,根据期望换道轨迹计算车辆换道时的期望横摆角和横摆角速度,依靠车载传感器获得车辆横摆角速度信息.采用有限时间滑模趋近律,设计了车辆换道纵横向耦合变结构控制规律.基于李雅普诺夫稳定性理论,对控制系统的稳定性进行了分析,得到了系统渐进稳定的充分条件.仿真结果表明:采用该控制规律,车辆在纵向速度变化的情况下能够良好地跟踪期望换道轨迹,跟踪误差小于0.06 m.     

基于分层控制的车辆主动制动稳定性分析

为提高车辆行驶的主动安全性,引入分层控制思想。建立名义横摆角速度和名义质心侧偏角为输出的线性二自由度车辆模型。基于线性二次型调节器设计上层控制器,得到附加横摆力矩,采用差动制动原理,设计中层控制器对附加横摆力矩进行分配,根据中层控制器分配的附加横摆力矩计算滑移率增量,基于PID控制理论设计下层滑移率控制器,以控制车轮的制动压力;最后联合MATLAB／Simulink和CarSim进行鱼钩转向和双移线转向仿真试验。结果表明,采用分层控制能够有效地提高车辆行驶的主动制动稳定性。     

基于模糊控制的车辆侧倾稳定性联合仿真

利用ADAMS/Car建立起车辆虚拟样机模型,通过试验验证了模型的正确性;在模糊控制方法的基础上,设计出横摆角速度反馈控制器和质心侧偏角反馈模糊控制器,以及两者联合反馈控制的模糊控制器;最后通过ADAMS/Car与MATLAB/Simulink联合仿真对这3种控制器进行研究.为车辆侧倾稳定性控制提供了一种有效的方法.     

横向运动学综合反馈EPS模糊滑模控制

针对电控助力转向EPS电机电流的跟随性以及震颤问题,建立汽车转向系模型,提出模糊滑模结构控制算法。考虑到横向运动学信息对驾驶员操纵特性的影响,运用反馈和模糊滑模控制思想,设计了权系数模糊,自动调整横向运动学综合反馈的EPS模糊滑模控制器。仿真结果显示：横向运动学综合反馈模糊滑模控制的EPS电机电流具有良好的跟随性、快速性,且电流的震颤现象基本消失,系统具有良好的鲁棒特性,同时汽车的横摆角速度以及侧偏角的峰值明显下降,提高了汽车的操纵稳定性。     

基于T-S模糊模型的多轴转向车辆H_∞鲁棒控制

为解决多轴转向车辆模型非线性和各种干扰影响下的控制问题,分析了轮胎非线性和外界干扰,建立多轴转向车辆的二自由度非线性模型,应用T-S模糊理论,将其转换为局部线性的T-S模糊模型。基于并行分配补偿法(PDC)和H∞鲁棒控制理论,设计了转向系统的模糊PDC H∞鲁棒控制器,并利用线性矩阵不等式和模糊逻辑控制工具求解控制器。在正弦波和阶跃信号干扰下,车速为80km.h-1时,进行前轮转向回正和前轮角阶跃输入转向的仿真试验。仿真结果表明:侧偏角和横摆角速度动态响应的超调均为0,且均在0.06s内达稳态值;前轮转向回正试验的侧偏角和横摆角速度稳态值均为0,前轮角阶跃输入转向试验的相应值分别为0和1.2(°).s-1,且稳态横摆角速度增益为0.24[(°).s-1].(°)-1。这说明了多轴转向车辆在模糊PDC H∞鲁棒控制下的高速转向平稳迅速,T-S模糊建模和鲁棒控制器设计算法对解决轮胎非线性和外界干扰影响是有效的。     

汽车ESP控制技术

汽车高速或在低附着系数路面上转向行驶时,由于受转向或外界干扰的影响,侧向附着力容易超过附着极限,使汽车丧失动力学稳定性,从而发生交通事故。汽车电子稳定程序可以改善汽车在该极限工况下的操纵性和稳定性,用于控制车辆的横摆角速度,并将其侧偏角限制在一定的范围内。对ESP的基本组成与控制原理进行分析,并通过分析优化措施确定今后的发展方向。     

基于模糊控制的后轮独立驱动纯电动汽车驱动控制策略研究

针对后轮独立驱动纯电动汽车,提出了驱动防滑和转矩协调协同作用的驱动控制策略。驱动防滑控制策略采用了基于路面最优滑转率识别和最优滑转率PI控制的技术方法,主要包括三部分:滑转率及路面附着系数的估计、基于模糊控制的最优滑转率估计及基于最优滑转率的PI控制器设计。转矩协调控制采用了基于理想横摆角速度的PI控制方法。并且搭建了基于CarSim和MATLAB/Simulink的电动汽车驱动控制仿真分析平台,在对接路面和对开路面两种工况下对设计的驱动控制系统进行了仿真分析。仿真结果表明,所设计的驱动控制系统在两种路面行驶时都能实现驱动防滑的控制功能,有效提高了后轮独立电驱动车辆的动力性及行驶稳定性。