自抗扰控制在前轮主动转向控制中的应用

为进一步提高前轮主动转向的性能,采用自抗扰控制算法来实现前轮主动转向控制.在对车辆动力学方程进行规范化的基础上,设计了二阶自抗扰控制算法.在双移线工况和对开路面加速工况下,对该算法的控制效果进行了硬件在环的仿真试验研究.结果表明,自抗扰控制算法能够有效地实现前轮主动转向控制,控制效果优于P1D控制,具有更高的抗扰动能力...     

考虑系统复杂扰动的智能车模型预测路径跟踪控制

智能车路径跟踪控制面临系统模型简化、参数不确定、执行器与传感器信号延时及道路曲率变化等干扰,将产生系统扰动误差,导致跟踪精度降低。本文针对性提出一种考虑跟踪系统复杂扰动的模型预测控制方法（model predictive control,MPC）,首先以单轨车辆动力学模型为基础建立模型预测跟踪系统,并依据实时规划的路径和速度信息设计预瞄距离动态调整方法,获取最佳预瞄点,以改善智能车底盘执行器与传感器信号延时扰动问题;而后引入扩张状态观测器（extended state observer,ESO）实时估计因简化车辆模型对系统产生的未知扰动量并用于前馈补偿;同时,考虑道路参考曲率变化对系统产生的确定性稳态扰动,设计一种含曲率约束的前馈控制（feedforward control,FFC）方法用于消除该干扰;最终形成MPC控制器反馈输入、ESO抗干扰补偿输入及FFC前馈输入相叠加的转向角控制律。最后,以某品牌智能车平台在低速园区场景进行了实车测试对比分析,验证了本文所改进的融合扰动补偿的模型预测控制方法具备可行性和优越性。     

电液耦合转向系统转向盘转矩的自抗扰控制

为解决商用车电液耦合转向系统由于非线性、参数时变和外界干扰等因素造成的路感差的问题,提出了以理想转向盘转矩为目标的电液耦合转向系统自抗扰控制(ADRC)策略。在分析结构原理的基础上建立了系统的数学模型,针对商用车转向性能需求确定了基于车速和侧向加速度的驾驶员理想转向盘转矩,以此为目标采用自抗扰控制进行目标手力的跟踪。通过施加不同的干扰与PID控制对比仿真,结果表明设计的ADRC控制算法能很好地跟踪转向盘转矩,且具有更高的抗干扰能力,有效地提高了转向盘转矩闭环跟踪控制的鲁棒性。     

基于线性自抗扰控制的汽车ABS滑移率控制研究

针对目前滑移率控制的鲁棒性、复杂性与实际应用之间的矛盾,提出基于线性自抗扰控制的ABS滑移率控制方法。首先,对建立的ABS模型进行动态补偿线性化;接着,设计了以观测带宽为参数的扩张状态观测器和以控制带宽为参数的动态补偿控制器,并通过在线估计和补偿未知扰动,提高了系统的鲁棒性;然后,优化带宽系数,实现滑移率零稳态误差的跟踪;最后,通过仿真,验证ABS滑移率的线性自抗扰控制方法的可行性和有效性。结果表明,该方法不仅不依赖于模型,参数调节简单,且具有容错性,在产生噪声和未知扰动时仍能有效跟踪最佳滑移率;滑移率控制器会受ABS制动系统带宽的影响而出现高频振荡现象,在低附着路面上尤为严重,因此ABS设计须充分考虑执行器带宽对ABS滑移率控制的影响。     

基于扰动观测的智能驾驶主动抗扰纵向车速控制算法

为了减少智能驾驶车辆的纵向车速控制的时滞,提高主动抗扰性,提出一种基于扰动观测的纵向车速控制算法,并进行了实车验证。模型中,采用前馈控制模块,并提前输出控制量,来提高车速跟随的响应性;以主动抗扰控制(ADRC)模块作为反馈环节,采用扩张状态观测器(ESO)在线估计内外部扰动,并在控制端进行补偿,实现了对车速的精确闭环控制。在弯道、环岛等路况下进行了实车实验。结果表明:该算法可以在5 s内控制车速从怠速快速跟踪到目标车速,总体平均误差为0.17 km/h。因而,该算法较传统的比例积分微分(PID)有更好的响应性、控制精度和抗扰性。     

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。     

不可靠车载传输环境下的智能汽车轨迹跟踪控制方法

针对外界扰动、参数摄动、数据传输时滞、转向输出滞后等因素给车辆运动控制带来的严峻挑战，基于鲁棒保性能控制理论提出了一种面向不可靠车载传输环境的智能汽车轨迹跟踪控制策略。通过系统扩维的方式引入转向系统动力学，建立增广无滞后不确定轨迹跟踪动力学模型，以描述执行器动态特性影响下的车路耦合动力学响应。基于Lyapunov-Krasovskii(LK)泛函构建时滞相关稳定性判据，考虑模型参数摄动所引起的系统失配问题，采用不等式放大法对不确定交叉项进行放大，引入H_∞指标对广义外界扰动进行抑制，并通过保性能指标配置控制性能偏好，设计具备线性参数时变(Linear-parameter-varying, LPV)特征的纵横向鲁棒协同控制器。最后通过多个典型工况对鲁棒保性能控制策略的有效性与优越性进行了验证。研究结果表明：在信号传输存在时滞、转向输出存在滞后的状态下，所提出的控制策略能够产生光滑平顺的控制输出，可保证车辆的行驶稳定性；尤其是在低附着、高速转向等恶劣行驶工况下，所提出的鲁棒保性能控制策略能够有效补偿模型失配所带来的不利影响，实现轨迹精确跟踪与横向稳定控制的有效兼顾。因此...     

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。     

液压机械无级变速器速比自抗扰控制研究

本文中设计了一种单行星排液压机械无级变速器,并为提高其速比跟踪控制性能,提出一种带前馈的自抗扰控制算法,以实现速比的跟踪控制。首先建立系统数学模型,通过传动系统转速关系的理论分析,得到前馈控制量,进一步采用自抗扰控制器对速比进行闭环控制。接着建立系统仿真平台和原型样车,通过仿真和试验对设计的带前馈自抗扰速比控制器进行验证。结果表明:提出的自抗扰速比控制法能有效实现速比的跟踪控制,与经典PID控制相比,具有速比偏差小、响应速度快、适应性好和抗干扰能力强的优点。     

基于神经网络的柴油机轨压模型补偿容错控制研究

电控柴油机高压共轨燃油喷射系统具有很强的非线性、时变性和扰动性,传统的控制方式难以精确控制系统的轨压。基于BP神经网络辨识得到了非线性柴油机燃油喷射系统模型,提出了一种模型补偿容错控制方法。该方法在PID参数模糊自整定控制的基础上,通过加入一个基于梯度下降算法的误差补偿控制器修正输出偏差,实现了对柴油机燃油喷射系统时变性和扰动性的控制。仿真结果证明了该方法的有效性,与传统PID控制和模糊PID控制相比具有更好的鲁棒性和抗扰动性。     

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。     

新型电控空气悬架系统集成控制策略研究

为顺应汽车底盘电子电气(E/E)架构集中化发展趋势,并解决传统电控空气悬架系统中悬架刚度调节范围窄、侧倾稳定性欠佳等问题。本文中以具有电机式主动横向稳定器的新型电控空气悬架系统为被研究对象,首先利用Matlab/Simulink搭建电控空气悬架系统整车动力学模型与电机式主动横向稳定器模型,开发基于模型设计的新型电控空气悬架系统集成控制策略;然后开发基于英飞凌32位TC275主控芯片的并行多核电子控制单元,并利用转向盘角阶跃输入工况和双移线工况开展离线仿真与硬件在环试验研究。相关研究结果表明,新型电控空气悬架系统集成控制策略及并行多核电子控制单元可改善车辆操纵稳定性,并有效提高车辆抗侧倾性能。     

四轮转向汽车自适应模型跟踪控制研究

使用单点预瞄驾驶员模型，针对确定性汽车模型探讨了４ＷＳ汽车在单移线行驶过程中后轮的最优转向控制规律。通过引入状态反馈，改善了整车的转向特性，将实际汽车的前后轮胎侧刚度及外界干扰视为有界的不确定性参数，采用自适应模型跟踪变结构控制方法，使得不确定的实际汽车模型能够很好地跟踪确定的最优理论模型，仿真结果表明该方法的可行性，控制系统能够有效地克服参数摄动及外界干扰对系统稳定性的影响。     

EPS与SASS的自校正集成控制仿真及试验研究

建立了汽车电动助力转向和半主动悬架集成控制的动力学模型,运用自校正控制理论设计了集成控制器.选择极点配置自校正控制,将闭环系统极点移到需要的位置上,并给出适当的控制律.自主开发出集成控制器,并用改进的可调阻尼减振器代替原车减振器,对某车型装车进行道路试验.仿真结果和试验结果验证了模型的正确性.表明该集成控制方法能够改善车辆的行驶平顺性和操纵稳定性.     

宝马主动转向技术概述

回顾了车辆转向系统的发展历程。指出,相比于线控转向,主动转向技术是今后发展的主要趋势。详细介绍了主动转向系统的结构和组成,以及核心部件双行星齿轮机构的工作原理及工作模式。叙述了该系统变传动比、稳定车辆等功能的实现原理,并指出通过与其他动力学控制系统一起实现底盘一体化集成控制将是主动转向技术未来的发展方向。     

主动前轮转向客车的操纵稳定性仿真分析

建立某大型客车的含侧向、横摆及侧倾三自由度动力学模型,通过方向盘角阶跃转向仿真结果和试验数据的比较,验证了仿真分析的准确性。采用横摆角速度跟踪主动前轮转向控制策略,结合比例积分控制方法,在考虑作动器动态特性和前轮转角饱和特性的基础上,对主动前轮转向控制前后的车辆进行直线行驶下的侧向风扰动和湿滑路面急转弯情况下的仿真对比分析。结果表明,主动前轮转向控制后的车辆其操纵稳定性和行车安全性都有较大的提高。     

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。     

车辆半主动悬架与助力转向集成控制的仿真研究

为协调车辆操纵稳定性和行驶平顺性,基于底盘系统动力学原理,建立了半主动悬架和电动助力转向的综合模型,对半主动悬架和电动助力转向系统进行集成控制.运用二次反馈法和PID策略分别对悬架的可调阻尼和转向系统的助力进行控制.仿真结果表明,在集成控制情况下,车辆的操纵稳定性和平顺性均优于悬架或转向单独控制的效果.     

基于底盘集成控制的人-车闭环系统对提高车辆操纵稳定性和路径跟踪能力的效果研究

基于线性矩阵不等式方法,设计了一种集成后轮主动转向、纵向驱动力补偿和直接横摆力矩控制的底盘集成控制系统,叫底盘鲁棒模型匹配集成控制器(R-MMC).为全面验证底盘集成控制器对车辆操纵性能的提高,建立了基于参考向量场的驾驶员模型,并用它和R-MMC组成一个包含内、外两个环路的人-车闭环控制系统.通过驾驶员模型不参与控制下的非稳态侧风干扰试验和驾驶员模型参与控制的人-车闭环系统S弯道跟踪试验,验证了R-MMC不但能显著提高车辆的操纵稳定性和主动安全性,而且还可增强车辆的路径跟踪能力,降低驾驶员的劳动强度.     

某新型线控转向系统的自适应模糊滑模控制EI北大核心CSCD

为实现一种新型线控转向系统的转角跟踪性能,提出了一种自适应模糊滑模控制(AFSMC)方法。传统的滑模控制(SMC)设计需要预先获得系统扰动量,而AFSMC可通过在线模糊自适应系统实时估计出系统扰动量,进而减弱控制律中的切换项信号,降低了控制系统的保守性和抖振现象。仿真结果表明,AFSMC控制下的线控转向系统具有良好的转角跟踪性能、鲁棒性和能效。