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。     

线控转向车辆前轮转角控制算法研究

以线性二自由度车辆模型为基础,以中性转向时的横摆角速度作为控制目标,提出了两种线控转向车辆前轮转角控制算法,即前馈补偿控制算法和横摆角速度反馈控制算法,并通过仿真试验对两种控制算法进行了研究。     

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。     

基于理想变传动比的主动前轮转向滑模控制

针对主动前轮转向系统,以提高车辆的转向性能为目标,建立七自由度车辆模型、Dugoff轮胎模型,确定基于固定横摆角速度增益的理想变传动比规律,并提出基于此规律的主动前轮转向附加转角滑模控制策略。利用Simulink搭建仿真平台,对提出的策略进行了验证,仿真结果表明,与普通变传动比相比,基于理想变传动比规律的主动前轮转向系统滑模控制策略有利于车辆获得更为理想的转向性能。     

四轮独立转向电动汽车转向控制方法

本文中对四轮独立转向电动汽车的转向控制方法进行研究。首先,基于前轮转向车辆的理想横摆角速度模型,建立四轮独立转向2自由度动力学模型。接着,以四轮侧偏角之和绝对值最小化作为优化目标函数,以质心侧偏角为零和理想横摆角速度作为约束条件,采用线型优化算法求解系统前馈控制器。再以轮胎侧偏角和横摆转矩为输入建立线性控制模型,运用最优区域极点配置方法设计反馈控制器。最后,建立人-车-路闭环仿真系统,分别进行双移线道路仿真实验和对开路面上的行驶仿真实验。结果表明,控制器能根据路面附着情况分配各轮转角,保证车辆跟踪理想状态。实车双移线实验进一步验证了控制器对车辆理想状态良好的跟踪精度。     

线控转向系统转角反步控制算法研究

为实现商用车线控转向,设计一套新的线控转向系统架构及其转角跟踪控制算法。新的线控转向系统采用丝杠螺母结构中的丝杠直接控制纵拉杆,螺母通过带轮机构被电机驱动。对线控转向系统结构进行运动学分析,推导转向系统可变传动比,采用前轮转角为状态变量,建立线控转向系统二阶动力学模型。基于转角跟踪目标,采用反步控制算法,设计线控转向系统转角跟踪控制器,通过反馈系统线性化处理系统参数不确定和环境干扰问题,实现准确的目标转角跟踪,并建立李雅普诺夫函数,证明了采用反步控制的线控转向系统是渐进稳定的。搭建采用“丝杠螺母+带轮机构”架构的线控转向实车底盘测试台架,选取蛇形和混合工况进行控制算法验证。研究结果表明：与滑模控制算法的测试结果对比可知,反步控制算法绝对平均跟踪误差值降低了71.88%~79.57%,跟踪误差标准偏差值降低了71.32%~78.50%;线控转向系统反步控制转角跟踪算法能够减少系统收敛到原点的时间,抑制系统的抖振,提高车辆线控转向系统转角跟踪的操纵灵活性。     

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。     

基于行驶场景模型的线控辅助转向系统仿真

线控转向系统取消了转向盘和转向轮的机械连接,由控制算法折算转向电机驱动转矩并通过电控实现传动比的改变。针对实际转向过程中存在的转向过度或转向不足等问题,本文中在动态输出反馈控制框架下,根据车辆运动学和动力学理论,结合车辆2自由度模型提出了基于行驶场景模型的角传动比动态协调控制机制,建立了线控辅助转向系统的转角控制算法。最终通过转向过程中的速度、加速度、横摆角速度和轨迹的仿真,并与其它转向控制算法和机械转向进行对比,验证了系统对转向过程主动调控和施加补偿或修正控制的有效性与实时性。     

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...     

线控转向车辆前轮转角控制算法研究

本文以线性二自由度车辆模型为基础,以中性转向时的横摆角速度作为控制目标,提出了两种线控转向车辆前轮转角控制算法。     

线控四轮独立转向系统的结构及控制研究

主要介绍了四轮转向汽车以及线控转向技术的优点,设计了一种线控四轮独立转向汽车的总体结构,说明所设计的转向系统相对其他转向系统的优点。建立四轮转向汽车的3自由度数学模型,找出四轮转向汽车各车轮转角与转向盘转角的关系。对模型前后轮转角对质心侧倾角和横摆角速度的影响做了Matlab／Simulink仿真,考虑影响汽车行驶安全的因素,找出不同车速和前轮转角对应的最佳后、前轮转角比例系数,从而确定了高速行驶的汽车在指定车速与转向盘转角时各车轮对应的转角。     

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。     

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。     

变传动比在线控转向系统中的应用

为解决传统转向系统“轻”与“灵”的矛盾,文章在线控转向系统平台上分析了横摆角速度与操纵稳定性的关系以及转向盘转角和车速对传动比的影响。在兼顾操纵稳定性和转向特性的同时,提出以横摆角速度为系统状态识别变量的模糊变传动比控制,设计了模糊变传动比控制器。经过仿真分析,得到较理想的特性曲线。该控制策略具有较强的创新性、应用性和参考性。     

指数趋近率的模糊滑模四轮转向控制方法

针对线控四轮转向车辆,提出了一种基于指数趋近率的模糊滑模四轮转向控制方法。设计了以车辆方向盘转角为系统输入,车辆前、后轮转向角为输出的模糊滑模控制策略,通过跟踪预设的二自由度车辆理想转向状态,使实际转向状态趋近于理想转向状态。通过设计模糊控制器,降低了滑模控制过程中的抖振现象。最后通过三种不同工况进行滑模控制效果的一致性和鲁棒性验证。结果表明,该控制方法具有较好的瞬态响应特性,并且在一定界限的干扰下保证车辆运行状态不发生巨大变化。     

主动前轮转向控制技术的现状与发展趋势

文章在介绍两种主动前轮转向系统工作原理的基础上,从车辆动力学控制的角度,详细总结和分析了各种用于主动前轮转向的控制方法,包括横摆角速度控制、D*控制、侧倾稳定性控制和变转向传动比控制等。并指出在未来的主动前轮转向控制研究中,集成控制将是发展的必然方向。     

汽车液压助力转向系统在前轮冲击载荷下仿真研究

本文以某一汽车的齿轮齿条式液压助力转向系统作为研究对象,在驾驶员紧握转向盘的情况下,把车辆前轮在冲击载荷下产生的偏转角作为输入,转向器动力缸左、右腔油压、转向阀进油油压与转向盘转矩作为输出,研究在前轮转角输入下转向器油压的变化与路感反馈。建立数学模型,利用Matlab／Simulink建立仿真模型,进而进行分析研究。     

基于前轮转角约束自适应模型预测控制的路径跟踪研究

针对在车辆行驶中较小的前轮转角无法充分利用路面附着能力,较大的前轮转角使得车辆的行驶稳定性差的问题,文章提出了一种前轮转角约束自适应模型预测方法。首先建立车辆的动力学模型,然后通过计算得到轮胎纵向力,最终得到车辆的前轮转角。将车辆的状态量与前轮转角自适应约束条件输入给模型预测控制器,输出车辆的前轮转角,实现对参考路径的跟踪。在Carsim和MATLAB平台上联合仿真,仿真结果表明前轮转角约束自适应模型预测控制的车辆相比固定转角约束的车辆具有较好的跟踪能力和稳定性。     

三轴车辆全轮转向最优控制EI北大核心CSCD

为提高三轴车辆在正常行驶工况下的操纵稳定性,综合考虑车辆的低速和高速转向性能,提出了三轴车辆全轮转向最优控制策略。建立了三轴全轮转向车辆的线性2自由度模型,分别制定了车辆低速和高速时的控制目标并建立了相应的理想模型,应用线性二次型最优控制中的状态调节器理论,采用前馈加状态反馈跟踪理想模型的控制方法设计了全轮转向最优控制系统,最后利用MATLAB/Simulink建立了控制系统仿真模型,对控制系统在不同车速下的控制性能进行了仿真。结果表明,全轮转向最优控制方法低速时可使车辆具有所在车速下的最小转弯半径,高速时在改善车辆稳定性的同时不增加驾驶员的操作负担。     

宝马主动转向技术

这项技术改变了转向系统传动比不可改变的历史．但又不同于通用概念车Hywire上使用的线控转向系统,它依然采用机械部件将前轮和方向盘连接在一起．保证了行车安全和清晰的路感。