汽车稳定性控制系统的研究与仿真

在线性二自由度车辆模型基础上,采用直接横摆力矩控制方法,选取质心侧偏角和横摆角速度作为稳定性控制系统的主控变量,设计了三种具有针对性的基于滑模变结构理论的车辆操纵稳定性控制策略——质心侧偏角、横摆角速度和两者联合的滑模变结构控制。在Matlab,Simulink平台上,对三种汽车稳定性控制策略的具体应用进行仿真分析,验证了所设计稳定性控制算法的有效性和鲁棒性。     

基于路面识别的汽车稳定系统滑模控制

深入分析了质心侧偏角、横摆角速度和路面附着系数与汽车稳定性之间的关系,根据汽车线性2自由度模型获得了汽车期望质心侧偏角和期望横摆角速度的稳定值,并提出了基于递归最小二乘法的路面附着系数识别算法。在此基础上,基于滑模控制理论采用指数趋近律分别设计了横摆角速度、质心侧偏角和两者联合为控制变量的汽车稳定滑模控制器,获得附加横摆力矩。Car Sim/Simulink仿真验证了所提出的路面附着系数估算算法的正确性和对应路面附着系数下汽车稳定控制策略的有效性。同时,基于Car Sim/Lab VIEW RT的硬件在环仿真试验,验证了所提出控制策略的可行性。     

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。     

基于模糊控制的车辆动力学稳定性控制研究

运用模糊控制原理设计了汽车横摆角速度和质心侧偏角联合反馈控制的模糊控制器,使汽车实际的横摆角速度和质心侧偏角与名义值的差值保持在一定的稳定范围,保证汽车的稳定性,并使用Matlab/Simulink软件对这一控制模型进行仿真,验证控制算法的有效性;以dSPASE软件为基础,设计了车辆动力学稳定性控制硬件在环模拟试验平台...     

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。     

基于模型预测控制的主动四轮转向车辆稳定性研究

为提高汽车在高速、低附着系数路面下的操纵稳定性,论文设计模型预测控制器跟踪线性二自由度理想模型,得到横摆角速度与质心侧偏角偏差,然后由二次规划算法计算实际的四个车轮转角,并在Carsim软件中建立开环角阶跃工况进行联合仿真。结果表明:文章所设计的基于模型预测控制的主动四轮转向汽车相对于前轮转向,能够有效降低整车角阶跃输入下的横摆角速度与质心侧偏角,更好地跟踪理想控制目标,主动四轮转向汽车提高了整车的操纵稳定性和路径跟随精度。     

基于极限车速的车辆稳定性控制研究

采用"魔术公式"轮胎模型,在Matlab/Simulink中搭建了8自由度车辆侧向动力学模型,绘制车辆质心侧偏角-质心侧偏角速度相平面图,并利用双线法划分相平面图稳定区域,结合车辆自身质心侧偏角相轨迹,计算得到车辆极限稳定车速。以极限车速作为控制开关,设计基于质心侧偏角和横摆角速度的模糊控制器,提出了基于补偿横摆力矩的前后轮制动力矩比例分配控制策略,并在多种工况下进行了仿真与模拟驾驶实验。结果表明:利用极限车速作为控制开关设计的控制策略可有效提高车辆稳定性。     

分布式驱动电动汽车操纵稳定性控制仿真

本文研究通过直接横摆力矩控制来提高分布式驱动电动汽车稳定性问题。针对充分发挥四轮独立驱动电动汽车各电机独立可控的特点来提高车辆稳定性的问题,提出了基于滑模变结构控制原理的车辆稳定性分层控制策略。其中,以横摆角速度和质心侧偏角为控制变量,设计了上层附加横摆力矩层。考虑地面附着条件和电机外特性约束,设计了下层动态转矩分配层。通过Simulink与Carsim联合仿真表明,所设计控制策略提高了车辆的稳态行驶能力,增强了车辆的横向稳定性,控制策略行之有效。     

基于预测控制的车辆稳定性研究

设计了以2自由度车辆模型为预测内部模型、以补偿车辆横摆力矩为输出的汽车ESP预测控制器,并结合Matlab/Simulink建立的7自由度整车模型对所设计预测控制器进行了转向阶跃输入和正弦输入的仿真分析。结果表明,该预测控制器能很好控制汽车的横摆角速度和限制质心侧偏角,提高了汽车在高速转向工况下的稳定性,进而验证了所建模型的合理性和控制算法的有效性。     

考虑侧倾影响的汽车横摆角速度与质心侧偏角滤波估计

为准确识别汽车前方弯道路段曲率信息,考虑侧倾运动的实际影响,建立了汽车质心运动、横摆运动及侧倾运动具有非线性特征的3自由度车辆操纵稳定性模型,设计了汽车质心侧偏角与横摆角速度扩展卡尔曼滤波估计器,实现了巡航车辆运动特征的在线实时估计。采用双移线输入,通过Car Sim与Matlab/Simulink的联合仿真进行验证,结果表明,即使在大噪声条件下,所设计的扩展卡尔曼滤波估计器也能较好地实现车辆横摆角速度与质心侧偏角的准确估计。     

变路面车辆稳定性控制策略研究

建立了某四轮汽车9自由度车辆模型和轮胎动力模型,并提出了一种基于侧向力利用系数的差动制动、主动转向切换控制策略。模拟了汽车以车速24.5m/s行驶时的一个紧急避让情况,研究了无控制模式、差动制动控制模式、联合控制模式下的车辆横摆角速度、质心侧偏角、质心侧向位移的变化。结果表明,所提出的差动制动联合主动转向技术的控制策略可以满足变路面下车辆稳定性控制要求。     

基于IEHB系统的车辆稳定性控制研究

以某小型乘用车为研究对象,为提高线控制动车辆的转向稳定性,通过扩展卡尔曼滤波进行质心侧偏角的估计,以质心侧偏角和横摆角速度为控制变量,设计模糊滑模联合控制器得到附加横摆力矩,以单轮差动制动方式施加到被控车轮上。利用CarSim与Simulink联合仿真平台,基于IEHB系统及控制系统的集成模型在双移线工况下进行了仿真实验。结果表明所设计的IEHB系统压力控制器能够较好地实现压力跟踪,并能验证所提出的车辆稳定性控制策略的有效性与合理性。     

汽车ESP系统控制策略的仿真研究

在Matlab/Simulink中建立了"魔术公式"轮胎模型和8自由度整车动力学模型。针对ESP系统的非线性时变特性,设计了基于横摆角速度和质心侧偏角的联合模糊控制器,提出了附加横摆力矩的转矩主动分配策略,并在易于失稳的湿滑路面上进行了典型工况的仿真。结果表明:所设计的控制器和提出的分配策略可以实现对车辆稳定性的较好控制。     

基于电动汽车稳定性控制研究

基于验证稳定性的控制算法是否可行,建立了整车7自由度模型和2自由度模型,采用先进的智能控制方法来提高车辆的稳定性。对汽车模型在低附着系数上对转向盘进行阶跃输入和正弦输入工况,并进行了仿真分析,得出结论,有控制器的汽车与未加控制器的汽车相比,汽车的质心侧偏角与横摆角速度的输出稳定状态值减小,提高了车辆的横摆稳定性。     

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。     

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。     

融合预瞄特性的智能电动汽车稳定性模型预测控制研究

提出了一种融合预瞄特性的智能电动汽车稳定性前馈+反馈控制方法。建立车辆预瞄模型，通过汽车在环境感知时的前视行为，引入道路曲率作为车辆动力学特性的影响因素。基于在前视信息指导下的车辆位姿变化，根据道路附着能力和车速指数模型描述期望纵向车速，建立轮胎侧偏刚度补偿的稳定性前馈控制方法。同时，采用模型预测控制（MPC）设计稳定性反馈控制律，根据车辆的预瞄信息自适应调整预测模型参数和预测时间，消除前馈控制误差及路面扰动等不确定性因素带来的影响。研究结果表明，本文提出的控制策略下汽车质心侧偏角、横摆角速度和侧向加速度小，且跟踪精度更高。仿真试验中，相比于无控制、MPC反馈控制与前馈+定参数MPC反馈控制，本文提出的控制策略在双移线工况1下质心侧偏角峰值分别减小了41.3%、28.9%和10.0%，横摆角速度峰值分别减小了18.0%、6.7%和2.0%，双移线工况2下质心侧偏角峰值分别减小了27.2%、8.7%和8.0%，横摆角速度峰值分别减小了16.9%、12.9%和8.6%；相比于MPC反馈控制与前馈+定参数MPC反馈控制，在蛇行工况1下，质心侧偏角峰值分别减小了49.8%与34.8%，横摆角速...     

转向系间隙对汽车操纵稳定性影响研究

本文中将转向机构简化为平面连杆机构,并就机构中运动副间隙对汽车操纵稳定性的影响进行了分析。建立了考虑间隙的4自由度车辆操纵系统数学模型。基于该模型,应用数值分析方法对间隙变化时汽车操纵系统响应的主要指标进行仿真。结果表明,间隙的存在,使汽车横摆角速度和质心侧偏角时域稳态响应出现波动,降低了操纵品质;随着间隙的增大,横摆角速度与质心侧偏角的振幅加大,且其相平面稳定区域逐渐减小。     

汽车动力学稳定性控制仿真研究

电子稳定性程序 ( ESP)是继 ABS、TCS等系统之后汽车动力学稳定性控制主动安全技术的进一步发展。本文在ADAMS/ CAR中建立整车虚拟样机模型 ,对 ESP进行仿真研究 ,采用质心侧偏角估计期望横摆角速度的边界。仿真结果显示 ESP改善车辆动力学稳定性的有效性。     

基于无迹卡尔曼的分布式电动汽车状态估计

为了较准确地获取分布式电动汽车的状态信息,满足汽车稳定性控制的要求,文章以三自由度车辆动力学模型为基础,建立了基于无迹卡尔曼滤波的分布式电动汽车状态观测器,对双移线工况下分布式汽车的纵横向车速、横摆角速度、质心侧偏角进行了预测估计。