车辆自动驾驶系统纵向和横向运动综合控制

为提高车辆自动驾驶系统的运动性能,基于模糊逻辑和滑模控制理论设计了一种车辆纵向和横向运动综合控制系统。该控制系统通过对前轮转向角度、发动机节气门开度、制动液压及主动横摆力矩进行协调控制,使车辆能够以期望速度在理想道路轨迹上行驶,并提高车辆在行驶过程中的操纵稳定性。仿真结果表明:纵向和横向运动综合控制系统能够提高车辆在不同行驶工况下的跟踪性能和运动性能,在车辆自动驾驶过程中是有效的。     

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。     

线控双电机转向系统滑模同步控制及其硬件在环仿真

为了满足高等级自动驾驶转向执行机构的高安全性需求，研究一种采用冗余双电机转向执行机构的线控转向系统，针对双电机在转角伺服控制过程中存在的不同步问题，提出一种基于滑模控制的同步控制策略。首先，对采用冗余双电机转向执行机构的线控转向系统进行结构原理的分析，建立线控系统转向执行机构模型和车辆二自由度模型；然后，为实现转向执行机构的转角伺服控制，在位置、速度、电流的三闭环控制策略的基础上设计速度同步控制器。为解决2个转向执行电机运行过程中存在的速度不同步问题，采用滑模控制方法，将2个电机的转速差值作为控制器的输入量，得到双电机电流的补偿量，并将其叠加至双电机的目标电流中。同时，将上述控制策略与传统PID控制进行对比仿真试验，验证了基于滑模同步控制的线控双电机执行器能够更好地协调双电机的转速，实现双电机同步运行。最后，搭建线控转向硬件在环试验台，对所设计的控制策略的有效性进行验证。结果表明：所设计的双电机线控转向系统滑模同步控制策略能够在实现转角伺服控制的同时，减少双电机的速度不同步现象，保证线控转向系统转角伺服的同步性能。     

基于线性自抗扰控制的自动驾驶车辆纵向加速度控制算法研究

为提高自动驾驶车辆纵向加速度控制算法的鲁棒性,基于电动汽车纵向加速度系统仿射模型,提出了具有双观测器结构的线性自抗扰加速度跟踪控制算法,并通过带有遗忘因子的递归最小二乘法对阻力模型进行在线辨识,实现了驱动电机与制动系统之间的协调切换。通过搭建硬件在环(HIL)仿真平台对设计的控制算法进行了鲁棒性和实时性验证,结果表明,所提出的控制算法能够实现对加速度信号快速、稳定跟踪,能够在车辆纵向动力学模型未准确建模状态下对纵向加速度进行有效控制。     

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。     

基于数据驱动的人机混驾多车协同控制算法

针对多车协同控制系统中，传统控制算法需要准确获取系统中与驾驶员驾驶行为相关的参数以及与车辆系统动力学相关参数等问题，提出基于数据驱动的自适应动态规划控制算法。以有人与无人驾驶车辆混行的多车协同控制系统为研究对象，通过分析系统的横纵向控制模型，推导出系统状态方程，采用递推数值方法在线逼近最优解，并通过对最优反馈控制矩阵进行优化求解，得到最优控制输入。该算法简化了系统的控制输入参数，仅仅利用V2X通信获得的车辆的前轮转角以及车辆期望的纵向加速度作为控制输入，即可实现无人驾驶车辆的优化控制。基于Carsim和Simulink进行联合仿真测试验证，结果表明，该算法控制参数简单、收敛速度快、控制精度高、适应性强，能够控制无人驾驶车辆在多车系统中保持期望的车速并且与前车保持期望的车间距，同时在任意曲率道路上行驶时与车道中心线之间的横向误差趋于0。      

智能驾驶车辆横向跟踪控制与实车试验

文章提出了一种前馈加反馈的自动转向控制方法,在前馈控制方法中考虑车辆运动学关系、轮胎不足转向等因素,而反馈控制方法根据车辆位置与目标轨迹之间的偏差进行补偿转向转角,解决因静态方向盘转角误差、外界侧向风及弯道下车辆高速离心力等多种因素导致的车辆横向偏差。经过实车试验验证,该算法在多种场景下进行测试,验证了该算法的可靠性与稳定性。     

基于RMPC的自动驾驶货车路径跟踪控制

针对自动驾驶货车相较于普通乘用车具有较大模型不确定性、执行器偏差以及存在曲率扰动等外部影响因素导致路径跟踪精度不足问题，本文提出一种基于鲁棒模型预测控制（robust model predictive control,RMPC）的分层式控制方法。首先，在转角增量式控制误差模型的基础上，根据实际车辆系统与标称模型之间的偏差，设计鲁棒控制律并构建上层多目标约束RMPC控制器，提高跟踪精度。然后，针对自动驾驶货车不足转向以及定位误差问题，设计下层转角补偿器和基于中值滤波的状态估计器，改善执行响应，提升车辆稳定性。最后，通过TruckSim/Simulink联合仿真和实车试验验证，结果表明：所提出的控制方法能够有效处理模型失配和不确定性扰动，具备良好的鲁棒性和适应性。     

基于功能安全的分布式驱动电动汽车前轮失效补偿控制

分布式驱动电动汽车可以实现四轮转矩分配和差动转向,提升整车的动力学控制性能和经济性,但是四轮转矩独立可控的特点也对功能安全提出挑战。当前轮单侧电机出现执行器故障失效情况时,不仅会产生附加横摆力矩降低车辆安全性,差动转向功能的存在还会使车辆严重偏航。基于此,在设计分布式驱动-线控转向一体化底盘的基础上,基于功能安全提出一种分布式驱动电动汽车前轮失效补偿控制策略。首先建立分布式驱动失效动力学模型,分析前轮失效对车辆状态的影响机理,发现单一的驱动转矩截断控制无法满足车辆状态修正需求;其次设计一套备用的线控转向结构,通过变截距滑模控制算法提高切换状态下线控转向系统的转角跟踪性能,并用台架试验验证跟踪的准确性;然后设计自适应失效诊断观测器实时诊断驱动系统的电机故障,在将对应轮进行驱动转矩截断后,通过模型预测控制算法对车轮转矩重新分配实现纵向和侧向的状态跟踪;最后通过仿真和实车试验验证所提失效补偿控制策略的有效性和可用性。研究结果表明：分布式驱动电动汽车前轮单侧电机失效后,备用的线控转向系统能及时矫正前轮转角,所提出的失效补偿控制策略能够快速恢复车辆的稳定性和路径跟踪能力。     

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。     

商用车电液复合转向系统的车道保持策略

为了提高商用车的行驶安全性,避免因驾驶人的分心驾驶出现车辆偏离车道的问题,提出一种基于电液复合转向系统的商用车车道保持策略;在建立电液复合转向系统模型、二自由度车辆模型、预瞄驾驶人模型的基础上,设计基于驾驶人在环的MPC和ADRC串级的车道保持控制策略。首先,采用MPC算法将车辆横向位置控制的最优问题转化为二次规划求得目标前轮转角;然后,考虑电液复合转向系统的不确定和干扰问题,利用ADRC算法对目标转向盘转角和实际驾驶人的转向盘转角差值以转矩信号的形式进行补偿。同时研究车道保持系统对驾驶人的干预问题,引入干预系数的概念,采用模糊控制的方法,将驾驶人手力和车辆的运动状态作为输入变量,干预系数作为输出变量,保证整车行驶安全性的前提下减小车道保持辅助系统对驾驶人的干预。最后,通过MATLAB/Simulink仿真和硬件在环试验对所设计的控制策略进行验证。研究结果表明：所设计的基于商用车电液复合转向系统的车道保持策略能够及时地纠正因驾驶人的分心驾驶而导致车辆偏离所在行驶车道的行为,特别是在弯道处出现驾驶人转向不足或过度转向的情况时,能够将车辆维持在车道线之内,保证车辆的行驶安全性,同时由于干预系数的设计,使得驾驶人也有良好的人机交互体验感。     

机器人驾驶车辆的横向自适应反演切换控制

为实现不同速度工况下的车辆稳定转向和路径跟踪,提出了一种机器人驾驶车辆横向自适应反演切换控制方法。构建了7自由度车辆横纵向动力学模型,并基于等效转动惯量的概念,建立了驾驶机器人转向机械手动力学模型。定义了转向机械手每个子系统的虚拟控制量、模糊隶属度函数和Lyapunov函数,设计了模糊自适应反演控制器和状态切换器。本文提出方法与其他控制方法的仿真和人类驾驶车辆的试验验证了所提出方法的有效性。     

基于多目标优化的自动驾驶车辆轨迹跟踪控制

针对自动驾驶车辆行驶轨迹的横向跟踪问题，设计了线性时变模型预测控制器。以车辆3自由度动力学模型为预测模型，以横向位置偏差最小为主要控制目标，考虑车辆状态约束、控制约束和轮胎侧偏角约束，优化了自动驾驶车辆轨迹跟踪安全性、转向稳定性和操作可行性等多目标性能。搭建MATLAB/Simulink和CarSim联合仿真模型，并将所设计的控制器控制效果与熟练驾驶员操纵结果、线性二次规划控制器控制效果进行了比较分析，结果表明，所设计的控制器可以有效解决多约束条件下自动驾驶车辆行驶轨迹的横向跟踪问题，且在安全性、转向稳定性和操作可行性方面具有显著的优势。     

基于先进控制技术的车辆主动安全领域研究展望(英文)

基于传感和控制技术,研究了提高车辆主动安全性的技术和方法。介绍了日本交通事故的统计数据,阐述了用于事故、事件调查分析的驾驶记录仪的发展。基于车辆动态数据,提出了驾驶记录仪捕捉未遂事件所用的算法。回顾了提高车辆动力学性能和驾驶辅助功能的微型电动车车辆动力学控制问题。介绍了基于轮毂电机的直接横摆力矩控制和主动前轮转向控制算法。介绍了适应驾驶员特性和交通情况的先进驾驶辅助系统。介绍了根据不同驾驶习惯和周围环境自动调整辅助策略的自适应系统,以及一些利用主动交互车辆和模拟驾驶仪进行的实验研究。提出了有关未来车辆控制技术的一些新观点和新挑战。     

军用车辆全轮转向电控液压系统研究

本文首先对军用越野车辆全轮转向系统的功能要求进行了分析,在此基础上对全轮转向液压系统的组成和工作原理进行了研究,最后对全轮转向电控系统及电控系统软件进行了详细的设计。为验证全轮转向电控液压系统的性能,进行了装车试验,试验结果表明该电控液压系统能够满足前期方案提出的全轮转向技术指标,具有良好的控制效果。     

汽车维修知识自检题（六）

3.在ESP系统中，检测车轮侧向滑移量的是()传感器。A.横向加速度B.横向偏摆率C.转向盘转角D.车轮转速4.当ESP检测到车辆侧向滑移时，ESP即向发动机控制模块发送一个信息，请求利用牵引力控制系统中的发动机转矩控制功能()发动机的输出转矩。A.稳定B.增大C.限制D.减小5.如图3所示，当转向盘转角传感器向ESP控制单元发送一个驾驶人想要朝方向A的转向信号，而横向偏转率传感器检测到车辆开始按方向B打转，同时车辆前端开始向方向C移动时，ESP控制单元将得出车辆()的判断，ESP系统即利用ABS一TCS系统中已有的主动控制功能，向车辆…     

基于功能安全的商用车电动助力转向系统设计与验证

汽车电动助力转向（EPS）系统是根据车辆转向助力控制信号和执行端响应驾驶转向请求,实时计算车辆在各种行驶路况下的最佳转向助力参数的控制系统。基于车辆功能安全标准开展 EPS 系统的功能安全开发,可以降低 EPS 系统本身的故障率,提高车辆行驶的稳定性和安全性。提出了一种针对某商用车 EPS 系统的功能安全设计方法,并通过故障注入测试,验证了该设计方法的正确性和有效性。结果表明：按照车辆功能安全标准开发的 EPS 系 统可以有效识别和规避因系统性失效而导致的 EPS 异常现象,提高车辆行驶横向稳定性。所提出的设计方法可为其他车型的 EPS 系统功能安全设计及验证提供参考。     

基于模糊控制的车道保持算法设计及仿真

车道保持是高级驾驶辅助系统的一项基本功能,相关的车辆横向控制算法已成为目前各整车企业的研究热点。一般情况下,控制算法在车辆动力学模型的基础上进行设计,前期需要进行大量的试验测定各动力学参数,并且控制精度与参数的准确度有关。为避免这一缺陷,提出一种基于模糊控制的车道保持算法。通过模仿驾驶员的操作行为制定模糊规则,根据车辆前方的横向偏差与当前车速合理计算转角值。最终实现中速(70km/h以下)状态的车道保持功能,并在Matlab/Simulink平台对算法进行仿真。     

分布式电动车辆驱动系统MFAC主动容错控制

为解决分布式电驱动车辆驱动系统主动容错控制大多需要依赖于复杂、非线性车辆模型以及精确故障信息这一问题,提出了基于多输入多输出无模型自适应主动容错控制方法。该方法在控制系统设计时仅利用车辆系统的多个输入输出信息,在各个失效工况下,通过驱动系统和转向系统的协同容错控制,保证车辆既能维持期望车速也不偏离既定轨迹行驶,并通过理论推导证明了控制器单调收敛性和有界输入输出。基于MATLAB/Simulink和CarSim的联合仿真对控制算法有效性进行了验证,典型工况下,整车纵向速度误差维持在3%以内,横向不失稳以及不跑偏,确保了行驶安全;在此基础上通过驾驶模拟器实验验证了控制算法的实时性。     

基于视觉的重型车辆车道保持控制方法

重型车辆车道保持借助视觉传感器获取道路信息,以单点预瞄和道路中心线位置偏差实现对车辆的前馈控制。考虑重型车辆体积大导致响应慢,进入稳态时间较长等问题,本文将车辆质心和车道中心线横向偏差用于修正车辆位置。提出与速度成线性关系变化的P控制参数,应用PD控制算法得到输出转角对重型车辆进行横向控制,通过Simulink/TruckSim联合仿真验证算法可靠有效。同时经过实车测试车辆始终沿着车道中心向前行驶,实现了基于视觉控制车辆在车道内快速、平稳行驶。