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。