基于自适应模糊PI的汽车直接摆力矩控制研究

针对汽车直接横摆力矩控制,论文研究了基于自适应模糊PI的控制方法。设计了基于自适应模糊PI的附加横摆力矩决策控制器和基于规则分配的制动力分配器。横摆力矩决策控制器根据汽车横摆角速度期望值和车辆状态决策出所需的附加横摆力矩,通过规则制动力分配方法进行主动差动制动实现,并采用Matlab/Simulink与CarSim联合仿真对控制方法进行仿真试验验证。结果表明:基于自适应模糊PI的横摆力矩控制方法相对于未控制能够使汽车较好地跟踪期望,有效提高汽车操纵稳定性。     

基于同侧车轮制动力优化分配的汽车稳定性控制

针对汽车复杂行驶工况下的稳定性问题,提出了基于同侧车轮制动力优化分配的汽车稳定性控制方法。整体控制分为上层横摆力矩控制与下层制动力优化分配两部分,上层横摆力矩控制以跟踪参考横摆响应为目标,输出保持车辆横向稳定性的修正横摆力矩;下层制动力优化分配采用最优化分配算法计算需要施加在各制动车轮上的制动力,实现上层横摆力矩控制器输出的修正横摆力矩。利用MATLAB/Simulink与Carsim联合仿真验证控制效果,结果表明,基于同侧车轮制动力优化分配的汽车稳定性控制在多种复杂运行工况下均能较好地跟踪汽车参考横摆响应,减小质心侧偏角,改善汽车的操纵稳定性。     

基于稳定度指标的分布式驱动车辆转向稳定性控制研究

针对装有轮毂电机的分布式驱动车辆,设计了一种车辆稳定性控制系统,该系统包括上层附加横摆力矩决策和下层转矩分配2个层次.基于滑模控制理论设计了上层β-ω联合控制器,并用修正的五参数菱形法划分车辆相平面的稳定域,基于此设计稳定度指标进行失稳判断与控制比例分配,下层基于动态载荷理论分配附加横摆力矩,优化了控制分配效果,在MA...     

基于非线性预测和沿轨迹线性化MPC的车辆路径跟踪控制方法

针对车辆路径跟踪模型预测控制(MPC)的动力学非线性问题和实时性要求,引入基于非线性预测和沿轨迹线性化的模型预测控制算法(MPC-NPLT),依据上一控制周期得到的控制序列预估系统未来的运动轨迹,将非线性因素从在线优化计算中排除,使其转化为二次规划问题;制定直接横摆力矩控制系统的切换策略和制动力分配策略,实现其与转向系...     

基于LQR的汽车横摆力矩控制研究

针对汽车极限工况稳定性控制问题,论文基于最优控制理论LQR进行了汽车横摆力矩控制研究.建立了整车七自由度动力学模型,设计了LQR附加横摆力矩控制算法.为了提高制动稳定性,相对于传统单轮制动研究了单侧两轮附加横摆力矩分配方法.最后选择增幅正弦转向低附着路面行驶工况对控制算法进行了验证.仿真结果表明所研究的控制算法能够有效提高汽车极限工况行驶稳定性.     

分布式电动汽车驱动力分配控制方法研究

针对驱动电机正常和故障工况下分布式电动汽车的操纵稳定性问题,提出了一种结合前轮转向和驱动力重构的驱动力分配控制方法。首先基于横摆角速度与质心侧偏角设计滑模加权控制器,计算所需的附加横摆力矩;再分别建立电机正常和故障工况驱动力优化分配模型。其中,针对故障工况下驱动电机输出能力的限制,通过协同前轮转向来补偿横摆力矩。然后,基于二次规划理论求解最优驱动力分配值。最后利用Carsim和Simulink联合仿真,验证了提出的协调控制方法的有效性。结果表明,该方法可充分利用分布式驱动的冗余特性,确保分布式电动汽车在驱动电机正常与故障工况下均可满足操纵稳定性要求。     

紧急避障工况下的分布式驱动电动汽车稳定性控制

为了提高紧急避障工况下分布式驱动电动汽车的稳定性,提出了一种基于纵向力优化的转矩分配策略。控制器采用分层控制:在上层控制器中,根据纵向力的需求,基于线性二次型控制算法计算出控制横摆角速度与质心侧偏角所需的附加横摆力矩;在下层控制器中,考虑各约束条件,将计算出的附加横摆力矩合理地分配给各轮。分别利用CarSim和MATLAB/Simulink搭建整车模型和控制策略模型,进行联合仿真。仿真结果表明,所提出的转矩分配策略可以有效地保证车辆的稳定性,同时通过减少制动力在主动安全控制中的参与范围,起到减少能量损耗的作用。     

基于动态目标调整的汽车全轮纵向力分配的研究

针对现有汽车稳定性控制系统中,汽车全轮纵向力分配算法在极端工况下出现轮胎力饱和.导致滑移率控制器过多介入而出现控制振荡和对控制目标的调整不合理等问题,提出了一种新的主动动态目标调整的全轮纵向力分配算法.该算法在极端工况下,根据车辆运动状态和路面附着状态,对直接横摆力矩控制目标M_(xd)和纵向驱动/制动力控制目标F_(xd)进行主动动态的调节.仿真结果表明,采用该算法解决了现有全轮纵向力分配算法的上述问题.     

基于主动制动的车辆极限转弯的稳定性控制

车辆主动制动控制利用左、右轮制动力的不同来控制车辆的横摆力矩,利用所有车轮的总制动力来控制车辆减速度,可以改善车辆的稳定性和循迹性能。文中分析了基于主动制动的车辆的临界极限转弯性能以及控制横摆力矩和减速度、对每个车轮施加制动力的作用和效果。     

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。     

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。     

Effects of model response on model following type of combined lateral force and yaw moment control performance for active vehicle handling safety

This paper presents a comparison study of the effect of model response on the performance of the model following type combined lateral force and yaw moment control. The combined controls aim to maximize stability limit as well as vehicle responsiveness. In order to realize this aim, two types of model responses are proposed to introduce the required lateral force and yaw moment control. The model responses (a) is the side-slip angle and yaw rate vehicle response of the two degree of freedom vehicle motion (bicycle model). The model responses (b) is an intentional modification from the model responses (a) to the side slip angle converging to zero and first order yaw rate. Three different cases of combining lateral force and yaw moment control have been investigated using the two types of model responses. The effect of model responses is proved by computer simulations of the vehicle response to a single sine wave steering input with braking for the combined control methods proposed. It is found that the influence of the model response has a significant effect on the combined control performance.     

对开路面弯道制动ABS控制策略研究

在对开路面弯道制动工况下分析了轮胎受力情况,提出一种基于转角预测前馈、路径偏移量反馈的车辆最佳滑移率动态调节方法,在SIMPACK中建立汽车多体模型,在MATLAB/Simulink中搭建控制系统,并进行了虚拟在环试验。试验结果显示,与传统ABS相比,所提出的控制方法可以显著改善车辆的侧偏位移、横摆角速度以及制动时方向的稳定性,保证了制动效能,使车辆侧向稳定性得到显著提高。     

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。     

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。     

Improvement of Vehicle Maneuverability by Direct Yaw Moment Control

This paper deals with a study to theoretically formulate an effective method of improving vehicle performance, particularly, its characteristics in the nonlinear region, and to verify the feasibility of the proposed method by calculations and examinations. In order to analyze vehicle characteristics in the nonlinear region, a new method of analysis was developed for determining yaw moment and side force of the vehicle with a parameter of the side slip angle at the center of gravity when its center of gravity point was fixed. The study with this new method found that direct yaw moment control by proper distribution of traction and braking forces on the right and left tires could provide a very effective means of stabilizing vehicle characteristics, specifically for acceleration and deceleration, and enlarging the limit of vehicle maneuverability.     

轮胎附着极限下差动制动对汽车横摆力矩的影响

本文以纵滑－侧偏联合工况的稳态轮胎模型为基础，分析了汽车极限转向条件下制动作用于不同车轮时对汽车横摆力矩的影响，并通过整车动力学仿真进行了验证，研究结果为利用差动制动控制提高汽车的高速操纵稳定性提供了动力学依据。     

An Emergency Obstacle Avoidance Control Strategy for Automated Highway Vehicles

Summary This paper presents an emergency obstacle avoidance control strategy that may be used in automated highway vehicles. In the proposed control strategy, an inverse vehicle dynamics problem is solved on the selected emergency lane-change path to find out the nominal feedforward control inputs such as the steering wheel angle and the braking force. Then the overall vehicle lateral and yaw motion is controlled additionally in the feedback path by an active yaw moment for stability augmentation as well as a corrective steering angle that is added to the nominal steering angle in order to compensate for uncertainties involved in the nominal control input computation. The proposed control strategy has been tested by an ABS Hardware-In-the-Loop Simulation (HILS) system for rapid and safe control prototyping in a lab. Simulation results with a sample emergency avoidance distance (45 m) show that the proposed control strategy may be used as a feasible obstacle avoidance strategy for automated highway vehicles.     

An Emergency Obstacle Avoidance Control Strategy for Automated Highway Vehicles

Summary This paper presents an emergency obstacle avoidance control strategy that may be used in automated highway vehicles. In the proposed control strategy, an inverse vehicle dynamics problem is solved on the selected emergency lane-change path to find out the nominal feedforward control inputs such as the steering wheel angle and the braking force. Then the overall vehicle lateral and yaw motion is controlled additionally in the feedback path by an active yaw moment for stability augmentation as well as a corrective steering angle that is added to the nominal steering angle in order to compensate for uncertainties involved in the nominal control input computation. The proposed control strategy has been tested by an ABS Hardware-In-the-Loop Simulation (HILS) system for rapid and safe control prototyping in a lab. Simulation results with a sample emergency avoidance distance (45 m) show that the proposed control strategy may be used as a feasible obstacle avoidance strategy for automated highway vehicles.     

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。