基于模糊PID的车辆横向稳定系统研究

通过分层控制思路搭建上层与下层控制器,设计基于横摆力矩控制的车轮横向稳定性控制算法。上层控制器以期望的横摆角速度和质心侧偏角为目标,采用模糊PID算法得到维持汽车稳定需要的横摆力矩,下层控制器根据需要的横摆力矩对单侧轮胎制动,从而增加乘用车极限工况下的稳定性。最后,搭建Matlab及Simulink仿真平台,利用CarSim软件对横向稳定策略进行验证,并选择典型试验工况仿真确定该策略能显著改善车辆的横向稳定性。     

基于横摆角速度的汽车ESP系统的仿真研究

横摆角速度是控制汽车横向稳定性的主要控制变量.基于横摆角速度对汽车ESF,系统进行仿真研究,首先在建立ADAMS/CAR中建立汽车整车模型,然后建立汽车理想二自由度参考模型,设计横摆角速度反馈控制PID控制器.仿真结果表明,基于横摆角速度控制的ESP系统控制的汽车明显改善汽车横向稳定性,提高了汽车行驶安全性能.     

车辆横向稳定性自适应神经网络控制策略研究

设计了一种"前馈+反馈"自适应神经网络控制器,通过直接横摆力矩和前轮主动转向的复合控制来提高车辆横向稳定性。反馈控制器采用PD控制策略,以实际横摆角速度与目标横摆角速度的偏差为输入量;前馈控制器采用RBF神经网络,以反馈控制器的输出为误差进行学习,而实现自适应控制。仿真结果表明,采用上述复合控制,能有效跟踪目标横摆角速度并降低质心侧偏角,提高了车辆在高速急转向时的稳定性。     

基于同侧车轮制动力优化分配的汽车稳定性控制

针对汽车复杂行驶工况下的稳定性问题,提出了基于同侧车轮制动力优化分配的汽车稳定性控制方法。整体控制分为上层横摆力矩控制与下层制动力优化分配两部分,上层横摆力矩控制以跟踪参考横摆响应为目标,输出保持车辆横向稳定性的修正横摆力矩;下层制动力优化分配采用最优化分配算法计算需要施加在各制动车轮上的制动力,实现上层横摆力矩控制器输出的修正横摆力矩。利用MATLAB/Simulink与Carsim联合仿真验证控制效果,结果表明,基于同侧车轮制动力优化分配的汽车稳定性控制在多种复杂运行工况下均能较好地跟踪汽车参考横摆响应,减小质心侧偏角,改善汽车的操纵稳定性。     

基于横摆力矩的汽车稳定性控制策略

为提高车辆的横向稳定性,获得良好的操纵性能,利用ADAMS/car和MATLAB/simulink建立了以横摆角速度和质心侧偏角为控制变量的多级PID仿真模型,分别采用了单个车轮制动和单侧车轮制动产生附加横摆力矩的方式.通过蛇形试验验证了ESP控制器的有效性和对比了2种制动方式的控制效果.仿真试验表明：采用该ESP控制器可以很好地保持车辆的稳定性,采用单侧车轮制动产生附加横摆力矩的方式具有更快的控制速度和更好的控制效果.     

独立轮驱动电动汽车驱动力分配策略仿真研究

为实现高速状态下驱动转向工况的车辆稳定性,采用层次化控制结构,上层控制器为运动控制器,计算总的纵向力和横摆力矩需求,其中计算横摆力矩采用滑模变结构控制方法;下层控制器为实现所需求的纵向力和横摆力矩,同时提高轮胎力利用率以增加横向操纵稳定裕度,并满足轮胎力极限、电机输出性能等约束条件,采用优化算法计算分配到各个车轮的驱动力。进行高速行驶汽车单移线仿真试验,验证本文提出的控制策略的性能。     

基于自适应模糊PI的汽车直接摆力矩控制研究

针对汽车直接横摆力矩控制,论文研究了基于自适应模糊PI的控制方法。设计了基于自适应模糊PI的附加横摆力矩决策控制器和基于规则分配的制动力分配器。横摆力矩决策控制器根据汽车横摆角速度期望值和车辆状态决策出所需的附加横摆力矩,通过规则制动力分配方法进行主动差动制动实现,并采用Matlab/Simulink与CarSim联合仿真对控制方法进行仿真试验验证。结果表明:基于自适应模糊PI的横摆力矩控制方法相对于未控制能够使汽车较好地跟踪期望,有效提高汽车操纵稳定性。     

智能汽车轨迹跟踪与横摆稳定性协同控制

为了提高四轮独立驱动智能电动汽车在变曲率弯道下的轨迹跟踪精度和横摆稳定性,提出了一种模型预测控制与直接横摆力矩控制协同的综合控制方法。建立了横纵向耦合的车辆动力学模型,采用2阶龙格库塔离散法保证了离散模型的精度,并基于简化的2自由度动力学模型推导了车辆横摆稳定性约束,设计了非线性模型预测控制器;利用直接横摆力矩控制能够改变车辆横摆角速度和航向角的特点,考虑模型预测控制器的预测状态、控制量以及跟踪误差,设计了协同控制规则。仿真结果表明,协同控制方法解决了考虑横摆稳定性约束的模型预测控制器中存在的稳定性约束与控制精度相矛盾的问题,并补偿了模型预测控制器没有可行解时对横摆稳定性的约束,同时提高了智能汽车的轨迹跟踪精度和横摆稳定性。     

客车防侧翻控制的仿真研究

本文采用牛顿欧拉方法,建立客车在纵向、横向、侧倾与横摆等方向的底盘四自由度（4-DOF）复杂模型。针对客车防侧翻控制要求,建立适合控制设计的简化模型。然后,采用横向载荷转移率来判断客车侧翻临界状态,并将其作为客车侧倾动力学稳定性的控制目的。运用滑模控制方法,设计控制器。最后,以模拟客车极限行驶工况的Fishhook和J-turn为系统的扰动,仿真研究控制器的功能与性能。     

分布式驱动无人车路径跟踪与稳定性协调控制

针对无人车路径跟踪过程中跟踪效果与车辆稳定性这一多目标控制问题,基于分层控制理论提出了一种分布式驱动无人车辆路径跟踪与稳定性协调控制策略。建立了车辆动力学模型和路径跟踪模型,利用滑模控制方法设计了上层控制器,旨在减小路径跟踪过程中的航向偏差和横向偏差的同时确保车辆自身的稳定性。在下层控制器中,设计了一种四轮轮胎力优化分配方法,根据上层控制器需求,结合车辆横摆与侧倾稳定性情况,实现四轮轮胎力的定向控制分配。基于CarSim和Simulink搭建了联合仿真模型并进行仿真实验,结果表明,提出的协调控制策略能够有效地控制车辆路径跟踪中的航向偏差和横向偏差,同时确保车辆的侧倾与横向稳定性。     

基于模糊技术的汽车稳定性控制的研究

汽车稳定性是汽车安全性的一个重要指标,传统的稳定性控制方法难以满足控制系统的性能要求,本文采用鲁棒性较强的模糊控制方法对汽车稳定性进行控制。建立了整车七自由度汽车稳定性系统模型及Matlab/Simulink仿真模型,采用"魔术公式"轮胎模型,以横摆角速度的误差及误差变化率作为输入、横摆力矩作为输出设计了模糊控制器,并进行仿真。通过分析仿真结果,验证了模糊控制在汽车稳定性控制中的有效性。     

基于主动制动的半挂汽车列车横摆稳定性控制

为研究半挂汽车列车在高速大转向等极限操作工况下的横摆稳定性控制问题,建立了14自由度的半挂汽车列车非线性仿真模型;提出了牵引车与半挂车独立直接横摆力矩控制的横摆稳定性控制方案,通过牵引车和半挂车车轮的合理选择和主动制动实现横摆控制;以跟踪参考模型的稳态横摆响应为目标,设计了PI横摆稳定性控制器,对牵引车和半挂车分别设计了目标制动车轮的选择决策规则。单移线操作仿真结果表明,基于主动制动的横摆力矩控制可有效改善极限工况下半挂汽车列车的横摆稳定性,牵引车与半挂车进行独立横摆控制可以减小制动车轮选择决策的复杂性,而获得较好的控制效果。     

基于联合滑模变结构的电动轮汽车DYC系统研究

设计了基于横摆角速度与质心侧偏角的联合滑模变结构控制策略,基于Car Sim和MATLAB软件建立了电动轮汽车整车模型和整车控制模型,对电动轮汽车的驱动DYC系统进行了仿真分析。结果表明,设计的联合滑模变结构控制器具有良好的鲁棒性,能较好地控制车辆的横摆角速度和质心侧偏角;所采用的轴载比例分配算法对车辆的纵向加速度影响较小,既实现了车辆横向稳定性的控制,同时提高了车辆的舒适性。     

弯道路面车辆制动稳定性控制仿真研究

车辆在弯道路面行驶,由于离心力的作用,制动易导致车辆失去横向稳定性。本文分析了车辆弯道制动时ABS控制方法存在的不足,提出了车辆ABS与横摆力矩控制的协调控制策略。利用模糊控制原理设计了横摆力矩控制器,在车辆ABS的基础上,通过对车辆的横摆力矩控制和车轮滑移率的调节,实现了制动过程中对附加横摆力矩的动态调整,从而提高车辆在弯道路面上的制动稳定性,通过在低附着系数弯道路面上车辆制动力矩分配仿真验证了该控制方法的有效性。     

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。     

紧急避障工况下的分布式驱动电动汽车稳定性控制

为了提高紧急避障工况下分布式驱动电动汽车的稳定性,提出了一种基于纵向力优化的转矩分配策略。控制器采用分层控制:在上层控制器中,根据纵向力的需求,基于线性二次型控制算法计算出控制横摆角速度与质心侧偏角所需的附加横摆力矩;在下层控制器中,考虑各约束条件,将计算出的附加横摆力矩合理地分配给各轮。分别利用CarSim和MATLAB/Simulink搭建整车模型和控制策略模型,进行联合仿真。仿真结果表明,所提出的转矩分配策略可以有效地保证车辆的稳定性,同时通过减少制动力在主动安全控制中的参与范围,起到减少能量损耗的作用。     

主动转向系统的神经网络模型逼近自适应控制的研究

将主动转向系统模型与2自由度整车模型相结合,组成被控对象模型。为提高具有非线性特性和不确定性的主动转向系统的自适应性能和鲁棒性能,采用基于线性RBF神经网络的模型逼近自适应控制方法,以横摆率和以横摆率与侧偏角变化率相组合为被控对象参数分别设计C1和C2两种自适应控制器,并对它们进行鲁棒性和稳定性分析。采用1阶参考模型和指令滤波器,对两种自适应控制器和考虑不确定性的H∞鲁棒控制器进行了多种非线性对比仿真。结果表明,自适应控制器比H∞鲁棒控制器有更好的动态和静态跟随性能;而两种自适应控制器中,C2控制器又略胜一筹。     

基于Pareto最优均衡理论的商用车路径跟踪与抗侧倾协同控制研究

针对商用车路径跟踪横向控制与抗侧倾控制相互耦合的问题,将横向控制和抗侧倾控制视为动态博弈过程中的参与者,提出一种基于Pareto最优均衡理论的横向-抗侧倾协同控制策略。首先,建立商用车横摆-侧倾耦合模型,并利用车辆的横向位置、航向角和道路预瞄信息将其增广为智能车-道路闭环模型;其次,基于线性二次型最优(LQR)控制理论设计了分散式横向-抗侧倾控制器作为对比,在分散式最优控制器基础上,进一步充分考虑博弈参与者之间的控制交互,设计了一种基于合作式Pareto最优均衡理论的横向-抗侧倾协同控制策略;最后,选取蛇形线工况对两种控制策略进行仿真验证,结果表明,相比于分散式最优控制器,本文中提出的基于Pareto最优均衡理论的协同控制器能在有效提高路径跟踪精度的同时保证较好的侧倾和操纵稳定性。     

汽车主动转向与直接横摆力矩协调控制

为了提高汽车的操纵稳定性和行驶稳定性，分别对主动转向及直接横摆力矩控制进行了研究。根据汽车线性二自由度模型获得汽车稳态工况下的期望横摆角速度和期望质心侧偏角，设计了上层控制器和下层控制器，其中上层控制器为主动转向与直接横摆力矩功能分配的协调控制，下层控制器采用单神经元自适应PID算法设计了主动转向控制器和直接横摆力矩控制器。基于汽车行驶稳定性指标设计了调度参数，以实现主动转向和直接横摆力矩的协调控制。分别选取高附着系数路面和低附着系数路面进行了正弦输入试验和阶跃输入试验，结果表明所设计的控制系统能够很好地提高线控转向汽车的操纵稳定性和行驶稳定性。     

基于驱动力控制的双电机独立驱动电动汽车DYC系统研究

DYC(Direct Yaw moment Control,直接横摆力矩控制)能够提高汽车的操纵稳定性。提出一种采用分层控制结构的DYC控制系统,上层为横摆力矩决策层,采用滑模变结构控制,计算保持整车稳定所需要的附加横摆力矩;下层为横摆力矩分配层,将决策层得出的附加横摆力矩分配到每个驱动电机,并输出相应转矩。通过建立Car Sim和Simulink联合仿真平台,在双移线工况下,验证控制策略能够提高整车的操纵稳定性。