A Study on the Variable-gain Tracking Control for the Four Wheel Steering System of Vehicles

在分析车身侧倾对转向系统影响的基础上,对转向系统通常采用的参考模型进行修改,并探讨了轮胎侧偏刚度和车速对参考模型横摆角速度的影响.得出结论为,轮胎侧偏刚度对参考模型的横摆角速度增益有较大影响:前轮侧偏刚度的降低使横摆角速度大致成比例地减小.利用最优前馈和反馈控制方法,提出了四轮转向变增益跟踪控制策略.采用非线性半经验轮胎模型的仿真结果表明,所提出的变增益跟踪控制策略对车辆的操纵稳定性有重大改善.     

基于MATLAB/Simulink的车辆转向稳定性的仿真研究

汽车的操纵稳定性是衡量汽车安全性最基本的指标之一,影响汽车行驶稳定性的基本因素主要有横摆角速度与质心侧偏角,将汽车简化为二自由度模型,建立关于横摆角速度与质心侧偏角的转向微分方程.基于MATLAB/Simulink软件建立仿真模型,对前轮转向与四轮转向典型的二自由度汽车模型进行仿真分析.对比两轮转向和四轮转向的稳定性....     

基于模型预测控制的主动四轮转向车辆稳定性研究

为提高汽车在高速、低附着系数路面下的操纵稳定性,论文设计模型预测控制器跟踪线性二自由度理想模型,得到横摆角速度与质心侧偏角偏差,然后由二次规划算法计算实际的四个车轮转角,并在Carsim软件中建立开环角阶跃工况进行联合仿真。结果表明:文章所设计的基于模型预测控制的主动四轮转向汽车相对于前轮转向,能够有效降低整车角阶跃输入下的横摆角速度与质心侧偏角,更好地跟踪理想控制目标,主动四轮转向汽车提高了整车的操纵稳定性和路径跟随精度。     

主动前轮转向的三自由度最优保性能控制

建立主动前轮转向三自由度车辆非线性模型,考虑轮胎侧偏刚度参数的不确定性,提出了最优保性能车辆稳定性控制方案,基于线性矩阵不等式等处理方法,导出二次最优保性能控制律。仿真结果表明,与传统前轮转向和比例微分控制相比,最优保性能控制方案保证了系统质心侧偏角基本保持为零、横摆角速度快速达到稳态值,可提高行驶安全性和操纵稳定性。     

基于极限车速的车辆稳定性控制研究

采用"魔术公式"轮胎模型,在Matlab/Simulink中搭建了8自由度车辆侧向动力学模型,绘制车辆质心侧偏角-质心侧偏角速度相平面图,并利用双线法划分相平面图稳定区域,结合车辆自身质心侧偏角相轨迹,计算得到车辆极限稳定车速。以极限车速作为控制开关,设计基于质心侧偏角和横摆角速度的模糊控制器,提出了基于补偿横摆力矩的前后轮制动力矩比例分配控制策略,并在多种工况下进行了仿真与模拟驾驶实验。结果表明:利用极限车速作为控制开关设计的控制策略可有效提高车辆稳定性。     

汽车稳定性控制系统的研究与仿真

在线性二自由度车辆模型基础上,采用直接横摆力矩控制方法,选取质心侧偏角和横摆角速度作为稳定性控制系统的主控变量,设计了三种具有针对性的基于滑模变结构理论的车辆操纵稳定性控制策略——质心侧偏角、横摆角速度和两者联合的滑模变结构控制。在Matlab,Simulink平台上,对三种汽车稳定性控制策略的具体应用进行仿真分析,验证了所设计稳定性控制算法的有效性和鲁棒性。     

基于模型预测控制的分布式电动车稳定性控制

基于CarSim/Simulink建立分布式电动车的整车动力学模型,同时建立2自由度的参考模型,用于求解车辆行驶时的期望横摆角速度及质心侧偏角以保持车辆行驶稳定性。同时,基于模型预测控制设计控制器,通过改变驱动轮转矩,获得附加横摆力矩,实现对车辆横摆角速度及质心侧偏角的控制。通过仿真试验,在前轮转角阶跃输入及正弦输入两种工况下,验证控制方法的有效性。     

融合预瞄特性的智能电动汽车稳定性模型预测控制研究

提出了一种融合预瞄特性的智能电动汽车稳定性前馈+反馈控制方法。建立车辆预瞄模型，通过汽车在环境感知时的前视行为，引入道路曲率作为车辆动力学特性的影响因素。基于在前视信息指导下的车辆位姿变化，根据道路附着能力和车速指数模型描述期望纵向车速，建立轮胎侧偏刚度补偿的稳定性前馈控制方法。同时，采用模型预测控制（MPC）设计稳定性反馈控制律，根据车辆的预瞄信息自适应调整预测模型参数和预测时间，消除前馈控制误差及路面扰动等不确定性因素带来的影响。研究结果表明，本文提出的控制策略下汽车质心侧偏角、横摆角速度和侧向加速度小，且跟踪精度更高。仿真试验中，相比于无控制、MPC反馈控制与前馈+定参数MPC反馈控制，本文提出的控制策略在双移线工况1下质心侧偏角峰值分别减小了41.3%、28.9%和10.0%，横摆角速度峰值分别减小了18.0%、6.7%和2.0%，双移线工况2下质心侧偏角峰值分别减小了27.2%、8.7%和8.0%，横摆角速度峰值分别减小了16.9%、12.9%和8.6%；相比于MPC反馈控制与前馈+定参数MPC反馈控制，在蛇行工况1下，质心侧偏角峰值分别减小了49.8%与34.8%，横摆角速...     

转向系间隙对汽车操纵稳定性影响研究

本文中将转向机构简化为平面连杆机构,并就机构中运动副间隙对汽车操纵稳定性的影响进行了分析。建立了考虑间隙的4自由度车辆操纵系统数学模型。基于该模型,应用数值分析方法对间隙变化时汽车操纵系统响应的主要指标进行仿真。结果表明,间隙的存在,使汽车横摆角速度和质心侧偏角时域稳态响应出现波动,降低了操纵品质;随着间隙的增大,横摆角速度与质心侧偏角的振幅加大,且其相平面稳定区域逐渐减小。     

四轮转向汽车主动转向控制及仿真

以四轮转向汽车为研究对象,建立车辆四轮转向动力学模型。基于后轮主动转向控制方法,分别搭建四轮转向汽车前后轮转角成比例的主动转向控制模型以及基于车速和横摆角速度反馈的主动转向控制模型。在高速转向工况下,采用MATLAB/Simulink建立四轮转向汽车主动转向控制仿真模型进行对比仿真。仿真结果表明,该控制方法能够较好地减小车辆质心侧偏角及横摆角速度,保证车辆良好的轨迹跟踪能力,有效地改善了车辆的操纵稳定性。     

基于模型预测的主动前轮转向与直接横摆力偶矩协同控制研究

为提高中低附着系数路面下车辆的侧向稳定性，构建了基于模型预测控制（MPC）的主动前轮转向（AFS）及直接横摆力偶矩（DYC）协同控制器，其决策层基于MPC获取附加横摆力偶矩，执行层由AFS和DYC控制协同修正前轮转角或施加轮缸制动压力。在双移线（DLC）工况下仿真验证了该策略的有效性，结果表明：路面附着系数为0.25时，车身侧偏角和横摆角速度分别稳定于-3.5°～3.5°和-16～16 (°)/s内，纵向车速稳定于88 km/h左右；路面附着系数为0.40时，纵向车速、车身侧偏角与横摆角速度等稳定性指标均有明显改善。综合分析表明，该AFS-DYC协同控制策略可显著改善中低附着系数条件下的操纵稳定性。     

汽车四轮转向控制策略研究

汽车四轮转向较之常规的前轮转向可提高汽车的操纵稳定性,论文针对汽车四轮转向的操纵稳定性控制问题,设计了一种四轮转向控制策略,实现汽车不同车速下的四轮转向控制。确定了二自由度车辆转向参考模型,进行低速时前后轮转角比例控制,高速时根据参考模型和实车横摆角速度、横摆角速度偏差设计了模糊控制器进行前后转角控制。应用Car Sim和Matlab/Simulink联合仿真,搭建了仿真模型,编写了控制算法,通过仿真实验对控制策略进行了验证。仿真结果表明:设计的汽车四轮转向控制策略使汽车四轮转向相对前轮转向有效提高了汽车的操纵稳定性。     

基于变指数趋近律的线控转向滑模控制

为了提高线控转向车辆在高速工况下角传动比非线性响应的准确性,分析线控转向的功能指标,推导可变传动比的计算过程,讨论固定横摆角速度增益、固定侧向加速度增益、车速、方向盘输入对前轮转角映射结果的影响,建立基于模糊推理系统的可变传动比策略,针对理想传动比在车辆稳定性控制层面上的不足,采用前轮补偿角的方法进行最终前轮转角的决策。在验证过程中,搭建线控转向整车数学模型,选取典型转向输入工况,结合动力学仿真软件对总体系统设计进行联合仿真对比分析。实验结果分析证明,设计后的传动比策略可以实现方向盘指标需求,降低横摆角速度和质心侧偏角,有效减轻驾驶员的操作负荷,基于改进滑模控制的主动转向策略相比饱和函数指数趋近律滑模控制,超调量降低了9%,提高汽车行驶安全。     

基于转向中心前后位置控制的多轴汽车操纵稳定性研究

为解决多轴汽车高速行驶转向操纵稳定性差的问题,建立了五轴全轮转向汽车的ADAMS-Simulink联合仿真平台,在50-130(km/h)车速范围内,进行了基于D值(汽车转向中心与第1轴的距离)的两种转向试验对比分析:固定D值(Fixed D value,FD)和可变D值的角阶跃输入响应试验。仿真结果表明:采用基于D值的横摆角速度PID控制策略(PID-D)能显著改善多轴汽车的操纵稳定性,车速为100km/h时,在横摆角速度稳态值基本不变的情况下,超调量降低0.08%,收敛时间降低20.4%;质心侧向加速度稳态值降低0.14%;质心侧偏角稳态值降低17.8%,更接近零值。     

考虑侧倾影响的汽车横摆角速度与质心侧偏角滤波估计

为准确识别汽车前方弯道路段曲率信息,考虑侧倾运动的实际影响,建立了汽车质心运动、横摆运动及侧倾运动具有非线性特征的3自由度车辆操纵稳定性模型,设计了汽车质心侧偏角与横摆角速度扩展卡尔曼滤波估计器,实现了巡航车辆运动特征的在线实时估计。采用双移线输入,通过Car Sim与Matlab/Simulink的联合仿真进行验证,结果表明,即使在大噪声条件下,所设计的扩展卡尔曼滤波估计器也能较好地实现车辆横摆角速度与质心侧偏角的准确估计。     

汽车侧偏角与横摆角的仿真与估计

为了提高汽车操纵稳定性和安全性,设计汽车状态观测器模型对难以测量的质心侧偏角与横摆角速度的数据进行估计是很有必要的。本文利用扩展卡尔曼滤波算法并基于二自由度汽车模型上对质心侧偏角进行估计及仿真分析,仿真的结果与估计的结果吻合,估计结果具有较高的应用价值。     

基于动态门限值的分布式驱动电动汽车驱动力矩控制研究

为改善分布式驱动电动汽车高速行驶稳定性，避免频繁驱动控制操作对汽车行驶安全性的影响，提出了一种适应不同驾驶工况的参数动态门限值算法，设计了汽车附加横摆力矩滑模控制策略和驱动力矩二次规划优化分配控制策略，并进行了角阶跃输入工况和双正弦输入工况的仿真分析。结果表明，所设计的控制策略能有效控制汽车的质心侧偏角与横摆角速度，在保证汽车行驶稳定性的前提下，使质心侧偏角与理想值偏差减小了3.6%以上，轮胎附着利用率减少19.5%以上，有效地降低了轮胎附着利用率，提高了汽车的行驶安全性。     

基于模糊控制的车辆动力学稳定性控制研究

运用模糊控制原理设计了汽车横摆角速度和质心侧偏角联合反馈控制的模糊控制器,使汽车实际的横摆角速度和质心侧偏角与名义值的差值保持在一定的稳定范围,保证汽车的稳定性,并使用Matlab/Simulink软件对这一控制模型进行仿真,验证控制算法的有效性;以dSPASE软件为基础,设计了车辆动力学稳定性控制硬件在环模拟试验平台...     

四轮转向汽车虚拟样机闭环控制操纵动力学仿真

运用ADAMS软件建立了新型四轮转向(4WS)汽车整车虚拟样机模型,利用该模型对比了基于横摆角速度多状态最优控制的4WS汽车同前轮转向(FWS)汽车及其它不同控制算法的阴轮转向汽车(后轮比例于前轮转角算法及后轮转角比例于横摆角速度算法)的操纵稳定性。仿真结果表明,基于横摆角速度多状态最优控制的4WS汽车,其各项评价指标优于FWS汽车以及采用另外两种控制方法的4WS汽车。     

转向梯形双间隙对汽车蛇行工况稳定性的影响

将转向梯形简化为平面连杆机构,建立包含车身侧倾、横摆、侧偏及右前轮转角的4自由度车辆转向行驶系统数学模型,并采用数值方法对转向梯形运动副双间隙参数变化时样车质心侧偏角的稳定性进行计算分析。结果表明,随着运动副间隙增大,汽车蛇形运动的单周期区域减小,倍周期区域消失,混沌区域增加;理论上找到间隙r1.0 mm区间时汽车蛇形工况失稳区间较小。