雷克萨斯LX470汽车可变传动比转向系统故障诊断

雷克萨斯LX470汽车可变传动比转向系统（VGRS）能够根据车速控制转向角，该系统通过VGRSECU控制安装在转向中间轴上的VGRS执行器工作，执行器根据车速的变化在转向中间轴转向角的基础上改变工作角度，以改变汽车前轮的转向角，从而改善汽车的操控性和稳定性。     

汽车主动前轮转向与防抱死制动系统集成控制研究

以车辆动力学软件Carsim和Matlab/Simulink为平台,分别建立了基于滑模变结构控制的主动前轮转向(AFS)和滑移率门限控制的防抱死制动系统(ABS)控制器模型,并将2种控制系统进行了集成,建立了联合仿真模型。仿真结果表明,在分离路面紧急制动工况下,通过将AFS与ABS进行集成控制,能够进一步提高ABS的制动效能,在保持车辆制动稳定性的同时缩短了制动距离。     

主动前轮转向系统与防抱死制动系统协调控制

针对汽车转向制动工况,研究汽车主动前轮转向系统(AFS)和防抱死制动系统(ABS)的协调控制;建立七自由度整车模型、前轮主动转向系统模型、防抱死制动系统模型以及轮胎模型,设计了转向系统控制器和制动系统控制器,以及两子系统的协调控制器,并对提出的控制策略进行了仿真分析和对比验证。仿真结果表明:在转向制动工况下,与独立控制系统相比较,协调控制系统能够在保持车辆制动稳定性的同时缩短制动距离,充分发挥两子系统的优势,进一步了提高汽车的操纵性和安全性。     

横摆率跟踪控制的4WS汽车闭环操纵稳定性

针对主动后轮转向的4WS汽车，提出了横摆率跟踪控制方案，设计了H∞优化控制器，进行了4WS汽车在不同路面条件下的人一车闭环操纵稳定性仿真。结果表明，4WS汽车保持车辆侧滑角和横摆率稳态增益不变，降低它们的超调量、反应时间以及谐振峰值，增大系统的阻尼比，4WS汽车能够快速响应驾驶员的操纵指令，并对路面附着系数具有良好的鲁棒性。     

4WIS-4WID车辆横摆稳定性AFS+ARS+DYC滑模控制

针对四轮独立转向-独立驱动(4WIS-4WID)车辆,应用滑模变结构控制理论,设计前、后轮主动转向(AFS+ARS)控制器、横摆角速度直接横摆力矩控制(DYC)控制器和质心侧偏角DYC控制器。为协调横摆角速度和质心侧偏角间的耦合设计了协调控制器,对附加横摆力矩实施车轮驱动/制动协同分配。引入2自由度4WIS-4WID车辆参考模型,并将其横摆角速度和质心侧偏角的状态反馈给AFS+ARS控制器,完成AFS+ARS和DYC控制系统的集成。加入不确定车辆自身参数和阵风干扰,将控制策略应用于16自由度4WIS-4WID车辆模型上进行仿真验证,并与单纯AFS+ARS、传统PID和差压制动的DYC进行对比。结果表明,所设计的控制策略同时提高了系统的抗干扰性和精确性;拓展了系统的稳定域,进一步提高了车辆的主动安全性。     

线控转向系统主动转向控制策略研究

针对线控转向系统主动转向控制,基于自适应模糊PI控制理论进行了主动转向控制研究。确定了主动转向控制原理,设计了以实际、理想横摆角速度和实际、理想质心侧偏角的偏差为输入的自适应模糊PI控制控制器,应用Matlab/Simulink与Car Sim搭建了主动转向控制的汽车模型,选取鱼钩阶跃仿真试验对控制策略进行仿真验证。仿真试验结果表明:主动转向控制策略提高了汽车行驶稳定性。     

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。     

丰田VGRS系统结构原理及故障诊断(上)

VGRS(可变传动比转向系统)是丰田公司近年推出的一项新技术，多用在高档越野车上(如LX470、LANDCRUISER等)，已作为选装设备在欧洲车型上使用。在普通转向系统中，齿轮传动比主要按高速行驶模式来设置，以防止车辆相应于驾驶员操纵的转向盘转角做出过于敏感的反应。这样，在低速行驶或试图泊车时，就需要驾驶员做出较大的转向角才能达到目的。在VGRS系统中，转向机构传动比可按需改变。VGRSECU可操纵VGRS执行器根据车辆行驶条件始终保证最佳转向传动比。由此，车辆在低速和高速行驶时均可获得最佳的机动性和稳定性，系统示意图…     

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。     

某新型线控转向系统的自适应模糊滑模控制

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。     

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。     

半主动座椅悬架径向基函数神经网络滑模控制

针对3自由度1／4车座椅悬架模型，采用滑模变结构控制（Sliding Mode Control，SMC）的方法设计了应用在半主动座椅悬架的控制器，运用径向基函数神经网络对SMC进行优化。在Matlab／Simulink下进行仿真，仿真结果表明，采用神经网络的优化方法与传统的SMC方法相比，使实际被控对象不仅保证了系统的稳定性，提高了乘坐的舒适性，而且有效地抑制了系统的“抖振”现象。     

基于全桥半桥切换的EPS系统滑模控制的分析与设计

基于建立的电动助力转向系统(EPS)动态模型,以电动助力转向系统为研究对象,首先分析EPS系统的功率驱动电路的两种驱动方式,分析了全桥、半桥功率驱动原理,推导出平均电流表达式,并依此设计了全桥、半桥切换器。根据滑模控制的基本原理,利用EPS系统中助力电机的模型,设计出一种简单实用的滑模控制器。仿真和试验结果表明,该控制器有很好的控制效果,克服了传统控制器不能很好解决系统中的非线性的问题,使得EPS系统具有很好的动态性能。     

混合动力汽车回馈制动与防抱死制动协调鲁棒控制

提出了一种并联式混合动力汽车防抱死制动系统(ABS)和能量回馈制动的协调控制策略。针对防抱死制动系统的强非线性和时变特征,设计了基于滑移率切换面的ABS滑模变结构控制器。为削弱传统滑模控制中的颤振和补偿模型的不确定性,采用指数趋近率方法来改善滑模运动段的动态品质和鲁棒性;能量回馈制动系统中,电池SOC、电机转速和制动强度等动态参数的影响较大,因此,采用T-S模糊逻辑控制策略动态调节电机制动转矩来提高制动能量的回收率。在Matlab/Simulink环境中建立整车制动系统模型,对所提出的协调控制策略在紧急制动和NEDC工况下进行仿真。结果表明:该策略在保证车辆制动稳定性的同时,能有效地提高制动能量的回收率,且具有较强的鲁棒性。     

四轮独立驱动轮毂式电动汽车转向控制策略研究

对四轮独立驱动轮毂式电动汽车转向控制策略进行研究,建立了整车控制系统,提出了基于滑模变结构算法的转速转矩协调控制策略;基于Ackermann-Jeantand转向模型计算车辆转向所需的四轮差速,通过滑模控制器和转矩分配模块计算车辆稳定所需的四轮转矩,在车辆差速行驶的同时协调分配四轮的转矩。仿真结果表明,该控制方法简单有效,能提高电动汽车转向的稳定性和操纵性。     

动态偏航稳定控制系统ESP及EHB/EMB

1ESP控制原理动态偏航稳定控制系统ESP(ElectronicStabilityProgram)是汽车新型主动安全系统,是防抱死制动系统ABS、牵引力控制系统ASR、电子制动力分配EBD、牵引力控制系统TCS、主动车身横摆控制系统AYC(ActiveYawControl)的结合。在ABS和ASR的基础上,增加了汽车转向行驶时横摆率传感器、侧加速度传感器和方向盘转角传感器,ECU通过庞大的监视网络监测车辆的状态和驾驶员的需求,发出各种指令确保汽车在制动、加速、转向等情况下行驶的稳定性。ESP系统根据“从外部作用于汽车的所有力(不管是制动力、驱动力,还是任何一种侧向…     

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。     

基于人机共驾的车道偏离防避控制

提出了两层驾驶员转向预测模型,基于驾驶员视觉预瞄信息的第一层体现了路径跟踪特性,基于神经肌肉动力学模型的第二层体现了驾驶员转向操作特征,采用Car Sim/Simulink对比了不同状态驾驶员的路径跟踪性能。设计了车道偏离防避系统(LDAS)的期望横摆角速度观测器和转角PID控制器。建立了转向系统等效动力学模型,并基于滑模理论设计了LDAS的鲁棒转矩控制器。由于车辆偏离车道程度与预瞄点的侧向偏移量和驾驶员力矩的关系不能精确描述,故基于模糊控制理论设计了LDAS人机共驾模糊控测器。进行了基于Car Sim/Simulink的仿真和基于Car Sim/Lab VIEW RT的硬件在环试验,对比了驾驶员、LDAS控制器和人机共驾纠正车辆偏航的能力。结果表明,所提出的人机共驾策略能及时纠正车辆偏航,使之恢复到正常车道,并保证从人机共驾到驾驶员控制切换过程的平顺性。     

EPS与主动悬架系统自适应模糊集成控制的仿真与试验研究

在建立的汽车整车主动悬架和EPS动力学模型(包含转向运动、俯仰运动和侧倾运动等模型)的基础上,运用自适应模糊控制方法,利用车身姿态的变化动态地调节主动悬架控制器和EPS控制器的输出,实现了对EPS和主动悬架系统的集成控制。为了验证控制系统的可行性和有效性,分别进行了仿真和实车道路试验。结果表明,集成控制显著提高了汽车的行驶平顺性和操纵稳定性,整车综合性能明显优于传统的悬架和转向系统。     

多轴分布式电驱动车辆后桥差动转向控制策略研究

首先建立了八轴分布式电驱动车辆动力学模型,提出了基于质心侧偏角的差动转向双层控制策略,上层控制器以质心侧偏角及其变化率和前轮转角为输入,采用模糊控制生成机械转向桥和差动转向桥的转向中心相对位置,从而获得后桥转向参考转向角;下层控制器以上层转向参考角为控制目标,采用增量式数字PI控制得到后桥电机的差动转矩。最后选取中高速工况,进行硬件在环仿真,验证了后桥差动转向控制效果和实时性。结果表明,与理想阿克曼转向策略相比,该策略能有效减小车辆转向过程中质心侧偏角,并保证了转向稳定性。