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。     

不同转向模式的多轴转向车辆性能分析

为解决重型车辆转向时的低速机动性和高速稳定性的问题,提出了多轴动态转向技术,并以三轴车辆为研究对象进行分析。首先建立多轴转向的二自由度车辆模型以及运动微分方程,为提高车辆的稳定性,以零质心侧偏角为目标,推导各轴间的转角比例系数及有关的状态空间矩阵、传递函数,使用MATLAB软件对不同转向模式下的操纵稳定性进行了稳态响应、瞬态响应以及频域响应的仿真。通过分析比较,说明采用多轴动态转向技术,车辆在转向时具有低速机动性高、高速稳定性好的特点。     

基于非线性模型预测控制的智能车路径跟踪算法

为解决高速工况下低附着系数复杂路面上转向和行驶稳定性等难以控制的问题,建立了6自由度整车动力学模型,在传统模型预测控制理论基础上,设计了前轮主动转向控制器,并通过CarSim和MATLAB/Simulink进行联合仿真,在兼顾路径跟踪精度和行驶稳定性的前提下,对控制器参数进行优化,使车辆在中低速下路径跟踪达到最佳状态,在较高车速下加入侧偏角软约束,以保证跟踪精度和行驶稳定性。试验结果表明,提出的控制方法能保证车辆在冰雪路面高速行驶时具备一定的转向精度和行驶稳定性。     

基于非线性模型的全轮转向重型车辆相平面特性分析

为确定全轮转向重型车辆高速失稳边界,采用非线性控制理论研究了车辆失稳区域的确定方法。针对某双前桥转向三轴车辆,研究其相平面特性的影响因素,选取能够较好描述车辆高速稳定性状态的相平面。基于选取的车辆高速稳定性表征相平面,分析其稳定性影响因素,并确定稳定性区域。     

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。     

基于四轮主动转向的路径跟踪自动控制

对于四轮转向汽车,基于2自由度线性车辆模型设计了用于路径自动跟踪的最优控制算法.在Matlab/Simulink中以2自由度非线性车辆模型作为被控对象对控制算法进行仿真评价,仿真模型中对最优控制算法所确定的前、后轮转角分别施加一个惯性环节.双移线和蛇行工况下的仿真结果表明,路径和横摆角速度跟踪效果好,质心侧偏角得到有效抑制.该最优控制算法实现了四轮转向车辆的低速反相转向和高速同相转向.     

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。     

弯道路面车辆稳定性的模糊控制仿真研究

文中建立了车辆转向运动的简化模型,利用模糊控制策略,通过差动制动产生附加力矩来控制车辆的横摆运动,同时以车辆侧偏角和横摆角速度为反馈输入变量来校正消除系统误差,设计了车辆模糊控制系统。并对控制系统在不同车速下进行了仿真分析。仿真结果表明,施加控制的车辆与无控制的相比,横摆角速度与侧偏角的输出稳态值减小,超调量降低,改善了车辆的横向稳定性。特别在高速情况下,控制效果更加明显。     

基于Matlab的半挂汽车列车侧倾稳定性分析

针对重型半挂汽车列车侧倾稳定性问题,在Matlab/simulink中建立了重型半挂汽车列车的数学模型及动力学仿真模型,并进行了转向盘阶跃转向输入下的牵引车驱动轴横向载荷转移仿真分析.仿真结果表明,牵引车驱动轴为侧倾稳定性危险车轴.通过分析不同车速和车辆结构参数时牵引车驱动轴载荷转移的变化情况,得到重型半挂汽车列车侧倾稳定性与车辆主要结构参数及不同车速间的关系.     

基于LQR变传动比控制的4WIS电动车转向控制仿真研究

理想转向特性对改善车辆操纵稳定性有重要意义。本文中基于LQR最优控制理论,提出了一种新型后轮主动转向变传动比控制策略。首先,综合考虑低速操纵响应性与高速行驶稳定性,建立4WIS电动车理想转向特性;接着根据变传动比曲线设计预期的横摆角速度,并基于LQR最优控制理论提出了主动后轮转向控制策略,以跟踪横摆角速度的预期值;最后,针对典型的双移线工况,进行人车路闭环控制仿真,结果表明,所提出的控制策略较好地实现了理想转向特性。     

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MATLAB的主动后轮转向控制策略建模、仿真及实测分析

基于二自由度车辆动力学模型,利用MATLAB建立了车辆主动后轮转向系统的控制策略模型。采用某后轮转向样车参数,对控制模型进行了仿真分析,以研究主动后轮转向对车辆横摆角速度、侧向加速度等动态指标的影响。之后通过实车测试分析,验证了控制模型的有效性。仿真及实车测试结果一致表明,主动后轮转向能够在低速时提升车辆的灵活性,高速时提升车辆的稳定性,很好地改善车辆的动态转向特性。     

多轴车辆操纵稳定性研究

采用基于综合曲率误差的预瞄PID驾驶员模型对HTF6轴车辆的稳态回转、车道变换和转弯制动3种典型操纵稳定性试验工况进行了仿真分析,对多轴车辆不同设计参数对整车操纵稳定性的影响进行了对比分析.结果表明,标准配置的1500×600轮胎可以综合平衡整车操纵稳定性;采用根据车速控制后桥转向模式的电控转向系统可同时满足多轴车辆几何通过性和高速侧倾稳定性的要求;车辆质心高度增加100 min对仿真计算结果无明显影响.     

三自由度4WIS车辆系统建模及仿真

建立了三自由度四轮独立转向(4WIS)车辆系统模型,根据控制策略推导了独立四轮转角的函数表达式;Simulink仿真结果表明,4WIS车辆在零稳态质心侧偏角控制策略下,其低速机动性能和高速操纵稳定性能与比例控制的四轮转向车辆相比均有所提高.     

三轴车辆全轮转向模型预测控制研究

针对由于控制参数和外界环境不确定而导致的线性全轮转向控制器控制精度不高的问题,研究了对模型精度要求低、能处理多约束问题和鲁棒性较好的全轮转向模型预测控制算法。构建车辆数学模型、UA轮胎模型,设计全轮转向模型预测控制器,并选取典型工况,对比分析了基于模型预测控制的全轮转向车辆、线性控制全轮转向车辆和原双前桥转向车辆的响应特性。结果表明:模型预测控制算法对车轮刚度摄动和外界侧风干扰具有较好的鲁棒性,车辆控制效果较好。     

组合阀旁通流量式ECHPS控制器设计与试验

提出了一种组合阀式旁通流量控制的电控液压助力转向系统(ECHPS),该ECHPS具有随车速变化的可变助力特性。设计了ECHPS控制器,运用Multisim软件对控制器硬件电路进行了仿真分析,最后通过台架试验对控制器及ECHPS性能进行了测试。结果表明,控制器性能稳定可靠,ECHPS助力特性随车速变化明显,既保证了重型商用车的低速转向轻便性,又改善了中高速行驶时的转向盘路感,提高了车辆的操纵稳定性和行驶安全性。     

多轴转向车辆动态转向控制策略研究

为了提高多轴转向车辆的转向安全性和操纵稳定性,对基于零侧偏角比例控制策略的多轴转向车辆的普适动力学模型进行了推导,并利用ADAMS/View和Easy5软件建立了三轴转向车辆的机电液一体化联合仿真模型.仿真分析了不同工况下,各轴转向油缸受力的变化规律、车轮转角的变化规律、质心侧向加速度和横摆角速度的变化规律等.最后,针对质心零侧偏角比例控制的缺点,提出了一种系数改进法,该方法对提高多轴转向车辆高速的灵活性和稳定性具有重要的意义.     

商用汽车EPS系统回正控制策略的仿真研究

针对商用汽车电动助力转向（EPS）系统中存在的车辆低速行驶时转向回正不足而高速行驶时又容易出现回正超调的现象,提出了一种模糊控制策略,该控制策略可以根据车速和转向盘转角之间的变化关系自动调整回正力矩的大小。仿真结果表明在回正控制中,采用模糊控制策略能有效改善车辆低速时的回正性,抑制车辆在高速时的回正超调现象。     

四轮独立驱动电动汽车EPS转向特性研究

为更好地研究EPS对四轮独立驱动电动汽车转向特性的影响,运用Matlab/Simulink、Carsim建立了EPS联合仿真模型。提出基本助力控制、回正控制、阻尼控制、补偿控制策略,然后进行硬件在环试验确定其策略的有效性。试验表明:EPS控制下的四轮独立驱动电动汽车在低速行驶时使转向更加轻便;高速行驶时有更好的"路感"并提高了车辆的稳定性,从而整体改善汽车驾驶的操纵性能。     

新型视觉区域智能车辆导航控制器设计

简要介绍了基于机器视觉导航区域智能车辆(CyberCar)的导航原理和组成。首先采用逆M序列作为辨识输入信号和最小二乘算法得到车辆转向系统的系统辨识特征方程,结合预瞄运动学模型和车辆二自由度转向动力学模型,从而建立车辆基于视觉预瞄的转向动力学控制数学模型,根据线性二次型最优控制理论得到状态线性反馈的最优控制规律。通过仿真分析和试验,验证了最优控制器在CyberCar户外路径跟踪过程中平稳、可靠。