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。     

线控转向系统控制技术综述

线控转向系统通过线控化、智能化可以实现个性驾驶、辅助驾驶、无人驾驶等目标,是智能网联汽车落地的关键技术,其相关动力学控制技术更是影响线控转向系统整体性能的核心技术。该文介绍了线控转向系统的基本结构类型及其动力学建模,分别对线控转向系统的路感控制技术、稳定性控制技术、容错控制技术等关键技术进行了全面概述,分析了线控转向技术的发展历程和研究现状及其在智能汽车上的应用状况;对线控转向系统的未来研究趋势进行了展望,指出线控转向系统的控制技术将向着执行精准、全工况覆盖、平行驾驶、安全可靠和智能网联的方向发展。     

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。     

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。     

汽车线控转向系统研究进展综述

阐述了汽车线控转向系统对自动驾驶发展的重要意义,梳理了线控转向技术的发展概况以及典型的线控转向布置方案,聚焦核心控制策略,对路感反馈控制中上层反馈力矩估计和下层执行器控制,以及转向执行控制中上层变传动比控制、车辆稳定性控制和下层转向执行器控制的思路、方法进行了综述,分别阐述了两部分总成控制的关键技术以及面临的挑战,并提出线控转向系统控制技术的发展趋势。     

电动汽车线控转向系统操纵稳定性研究

随着电动汽车的快速发展,线控转向系统作为电动汽车的重要组成部分,对于提升驾驶稳定性和操控性具有重要意义。本文通过对电动汽车线控转向系统操纵稳定性研究分析,总结了相关研究的现状和发展趋势。首先,介绍了电动汽车线控转向系统的基本原理和结构,然后重点讨论了影响操纵稳定性的关键因素,包括车辆动力学特性、控制算法和传感器技术等。接着,对不同电动汽车线控转向系统操纵稳定性研究方法和实验手段进行了比较和分析,包括仿真模拟、试验台架和实车试验等。最后,对未来电动汽车线控转向系统操纵稳定性研究的方向进行了展望。     

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。     

浅谈基于线控转向系统的智能驾驶技术发展趋势

随着汽车智能化的发展,汽车底盘正由传统底盘向线控底盘过渡。为了追求更高的执行精度、更快的响应速度及更好的安全性,智能驾驶汽车要求底盘系统能够尽可能取消执行机构间的机械连接,用电信号来传递指令。其中,线控转向是线控底盘中控制横向运动的核心部件,是汽车高阶智能驾驶的重要执行机构。文章介绍了转向系统发展历程,讨论了线控转向技术难点和优势。分析了国内外几种典型无人车的转向系统和应用特点。阐述了汽车智能化是未来发展趋势,线控转向系统是高阶智能汽车的核心执行机构之一,并对基于线控转向系统的智能驾驶技术进行了展望。     

新一代线控底盘集成控制策略研究

针对汽车稳定性控制,提出了一种基于线控转向和线控制动的新一代底盘集成控制策略。分别设计制造了线控制动、线控转向系统样机,建立了相应的动力学模型。应用模型预测控制,设计了基于主动前轮转角调节和主动制动力调节的底盘集成控制系统。设计了针对目标汽车的底盘集成控制硬件在环试验台,并进行了典型工况测试试验。结果表明,本文所设计的控制策略可有效使汽车跟随期望状态,保证车辆行驶的稳定性,提升车辆的综合性能。     

基于 MPC 的分布式驱动越野车辆原地转向控制研究

针对轮毂电机分布式驱动越野车辆在狭小空间快速机动的需求，设计了一种分层结构的原地转向控制策略。基于动力学原理分析了各轮载荷、附着条件对原地转向横摆速度的影响机理，并搭建原地转向运动学模型，上层采用模型预测控制算法设计原地转向理想轨迹以及期望的横摆角速度，开发基于 PI滑模控制的横摆运动跟踪算法，通过补偿转向横摆力矩以提高方向角控制的鲁棒性和稳定性，下层以最优轮胎利用率为目标，设计二次规划算法优化分配各轮附加横摆力矩。dSPACE 硬件在环测试结果表明，所提出的控制算法可在保证稳定性的前提下实现原地转向，大幅提高了车辆的转向机动性，在方向盘动态输入仿真中，车辆最大转弯半径为 0.157 m，转向中心的最大偏移量为 3.610 m；同时，驾驶员能对转向过程进行闭环控制，实现了原地转向过程中横摆速度的实时调节。     

Lateral stability control of dynamic steering for dual motor drive high speed tracked vehicle

In this paper, the torque and power required by dual motors for electric tracked vehicle during dynamic steering maneuvers with different steering radiuses are analyzed. A steering coupling drive system composed of a new type of center steering motor, two Electromagnetic (EM) clutches, two planetary gear couplers, and two propulsion motors is proposed for the dual motors drive high speed electric tracked vehicle (2MHETV), which aims to improve its lateral stability. An average torque direct distribution control strategy based on steering coupling and an optimization-distribution-based close-loop control strategy are designed separately to control the driving torque or regenerative braking torque of two propulsion motors for vehicle stability enhancement. Then models of the 2MHETV and the proposed control strategy are established in Recudyn and Matlab/Simulink respectively to evaluate the lateral stability of dynamic steering for the 2MHETV with different steering radiuses on hard pavement.The simulation results show that the lateral stability of the 2MHETV can be significantly improved by the proposed optimization-distribution-based close-loop control strategy based on steering coupling system.     

独立轮电驱动车辆主动操纵稳定控制研究

提出了采用变增益参考模型的滑模跟踪控制策略,以横摆角速度和侧滑速度为控制对象,独立控制左右轮驱动力产生直接横摆力矩,提高了车辆在极限工况下的操纵稳定性,并改善了车辆固有的转向特性。改进的滑模控制算法减小了系统抖振并具有较强的鲁棒性。     

变路面车辆稳定性控制策略研究

建立了某四轮汽车9自由度车辆模型和轮胎动力模型,并提出了一种基于侧向力利用系数的差动制动、主动转向切换控制策略。模拟了汽车以车速24.5m/s行驶时的一个紧急避让情况,研究了无控制模式、差动制动控制模式、联合控制模式下的车辆横摆角速度、质心侧偏角、质心侧向位移的变化。结果表明,所提出的差动制动联合主动转向技术的控制策略可以满足变路面下车辆稳定性控制要求。     

基于车辆状态识别的AFS与ESP协调控制研究

给出了基于滑模变结构的AFS控制策略和直接横摆力矩加变滑移率联合控制的ESP控制策略。在分析两者控制性能的基础上提出了协调控制的一般原则。阐述了车辆状态识别算法并给出了具体的协调控制策略,最后通过3个典型工况的仿真计算验证了该协调控制策略的有效性。     

一种减轻装有EPS汽车转向扭矩的控制策略

本文提出了一种新的电动助力转向系统的控制策略,以减小车辆静止时改变方向所需的转向力。以前尝试通过减少不良的转向振动来减少转向扭矩失败的原因是因为高辅助增益往往会产生震荡或增加噪声敏感性。为了消除此种振动,开发出一种基于控制齿轮角速度的控制策略,它是在简化的转向模型的基础上开发出来的。这个实验获得了很好的齿轮角速度的估计值,这样就有可能消除方向盘所有旋转速度下的振动。实验证明在方向盘大转速变换下,转向扭矩显著降低,无振动传输给司机。所提出的控制策略使用一个辅助来获得超过原来的三倍以上的增益。此外,所提出的控制策略不需要补充传感器。     

基于驾驶人转向意图的双电机驱动电动汽车稳定性控制策略

为了使双电机驱动电动车在车辆稳定性控制过程中能够精确解读驾驶意图,使车辆实际行驶状态与驾驶意图期望的车辆行驶状态尽可能相符合,提出一种基于驾驶人意图辨识的稳定性控制策略.利用基于支持向量机递归特征消除(SVM-RFE)得到的特征参数构建基于长短期记忆(LSTM)模型的驾驶人转向意图辨识模型;基于转向意图识别结果,以方向...     

分布式驱动电动汽车转向工况转矩分配控制研究

针对分布式驱动车辆转向工况在低速下期望提高转向机动性能，高速下期望保证行驶稳定性的需求，充分考虑转向行驶内外侧车轮的转向关系以及车辆动力学，制定了适应车速变化的四轮转矩分配策略，建立了四轮轮毂电机驱动模型以及二自由度参考模型。为了改善分布式驱动转向机动性能，建立自抗扰控制器调整内外侧车轮转矩，形成合理的转速差，减小转向半径，以提高转向机动性；对于高速转向行驶稳定性的需求，通过二次规划方法优化分配各车轮驱动力矩，分析轮胎纵横向附着裕度建立目标函数，并加入附加横摆力矩和路面附着力的限制，进行车轮驱动转矩的在线优化分配，提高车辆转向行驶的稳定性；另外为避免2种控制模式转换时驱动转矩突变，根据车速和稳定性参数制定模糊规则决策2种模式的协调系数，保证2种控制模式的平滑过渡。基于CarSim和MATLAB/Simulink进行联合仿真，并搭建硬件在环平台进行试验，对所提出的方法进行验证。结果表明：在低速转向工况下，提出的分配策略能够调节内外侧车轮产生差速效果，与转矩平均分配的策略相比，转向半径有所减小，提高车辆机动性；高速转向工况下，分配策略能够保证车辆稳定转向，与未考虑稳定性控制的分配策略相比，能更好地跟踪目标轨迹，且横摆角速度控制在参考横摆角速度附近，证明了所提控制策略的有效性。