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。     

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。     

基于Tube MPC的多轴重型车辆全轮转向路径跟踪策略

本文中为具有智能驾驶功能的五轴重型车辆提出一种基于鲁棒不变集的模型预测控制（Tube MPC的全轮转向路径跟踪策略。首先提出了基于第1桥和第5桥转角控制的全轮转向路径跟踪策略,使多轴车的控制更灵活,侧向力响应可实现同步且能得到充分利用。接着控制模型考虑轮胎参数不确定和侧向风产生的有界干扰,采用Tube MPC求解路径跟踪问题。同时采用基于支撑函数计算的简化最小鲁棒正不变集（mRPI）代替了通用的基于Minkowski求和的mRPI运算,有效地节约了mRPI的离线计算时间,也减少了不变集的顶点个数,以保证Tube MPC的在线实现。最后进行硬件在环仿真,验证了所提基于Tube MPC的全轮转向策略对比普通的全轮转向策略具有更高的路径跟踪精度和车辆稳定性,面对未知干扰时有更强的鲁棒性。     

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。     

基于动力学模型的车辆转向控制器不足与变结构控制方法的研究

本文从理论上分析了基于车辆二自由度转向动力学模型的转向控制器在低速时产生失稳的原因。为解决失稳问题,本文提出了相应的解决方法,建立了基于预瞄运动学的车辆转向控制模型,采用滑模变结构控制理论设计了车辆的转向控制器,使车辆转向控制具有良好的跟踪性能和鲁棒性。     

一种机器视觉导航的智能车辆转向控制模型设计

提出了一种智能车辆转向控制模型，该模型采用路标的方向偏差和距离偏差作为输入参数，输出前轮转向角；采用了状态控制法，对外界环境的干扰具有较强的鲁棒性。实验表明：在20Hz的控制频率下，该控制算法在JUTIV－Ⅱ型智能车上表现出很好的效果。     

基于多目标优化的自动驾驶车辆轨迹跟踪控制

针对自动驾驶车辆行驶轨迹的横向跟踪问题，设计了线性时变模型预测控制器。以车辆3自由度动力学模型为预测模型，以横向位置偏差最小为主要控制目标，考虑车辆状态约束、控制约束和轮胎侧偏角约束，优化了自动驾驶车辆轨迹跟踪安全性、转向稳定性和操作可行性等多目标性能。搭建MATLAB/Simulink和CarSim联合仿真模型，并将所设计的控制器控制效果与熟练驾驶员操纵结果、线性二次规划控制器控制效果进行了比较分析，结果表明，所设计的控制器可以有效解决多约束条件下自动驾驶车辆行驶轨迹的横向跟踪问题，且在安全性、转向稳定性和操作可行性方面具有显著的优势。     

四轴车辆全轮转向之自动模式研究

在第2轴转角比例于第1轴转角,第3轴转角比例于第4轴转角的条件下,从理论上分析了全轮转向与双前桥转向之间的差异。接着以质心侧偏角为零,设计了控制器一和控制器二两种控制器,并再次分析了双前桥转向、带控制器一的全轮转向和带控制器二的全轮转向三者之间的区别与联系,为四轴车辆的全轮转向技术的研究提供了理论参考。     

基于模型预测控制的智能车辆路径跟踪控制器设计

为提高智能车辆路径跟踪的鲁棒性,基于模型预测控制原理提出了一种路径跟踪控制方法。该方法对车辆的3自由度非线性动力学模型进行线性化,得到线性时变模型和预测方程,并将包括控制量、控制增量等约束纳入二次规划的求解过程,同时考虑质心侧偏角、路面附着系数等影响操稳特性的约束条件。在Car Sim和MATLAB/Simulink平台上以不同车速进行了双移线工况下的联合仿真,结果显示,该控制器可较好地实现路径跟踪,并保持较好的稳定性。     

智能车辆转向变结构控制方法的研究

从车辆的转向动力学和预瞄运动学特性出发，结合转向系统的系统辨识，建立了车辆转向系统的线性模型。运用变结构滑模控制理论和多模型切换，使车辆转向控制具有良好的跟踪性能和鲁棒性。     

智能车辆系统辨识与控制算法研究

采用逆M序列作为系统的输入信号,通过最小二乘算法得到车辆转向系统、驱动系统的传递函数,结合车辆预瞄运动学模型和车辆二自由度转向动力学模型,建立车辆转向控制与位置误差数学模型.根据现代控制理论设计最优导航控制器稳定跟踪目标路径,基于Backstepping函数控制算法,选取Lyapunov函数设计智能车辆换道及超车轨迹跟踪控制器.仿真分析和试验结果表明:所设计的控制器在智能车辆户外自主导航中具有良好的跟踪性能.     

四轮独立转向-独立驱动电动车主动避障路径规划与跟踪控制

四轮独立转向-独立驱动电动车(4WIS-4WID EV)具有低速机动性强、高速稳定性好的特点,是一种理想的智能车构型。本文中针对4WIS-4WID EV进行了主动避障系统的设计,主要包括避障路径规划和跟踪控制。首先基于车辆运动学模型,提出了采用七次多项式的避障路径规划算法;然后基于简化2自由度车辆动力学模型,设计了模型预测路径跟踪控制器;为提高车辆主动避障过程中的操纵稳定性,路径跟踪控制算法采用四轮转向与直接横摆力矩控制技术。通过不同附着系数路面工况与侧风扰动工况仿真,验证了所设计的主动避障系统具有良好的避障能力和鲁棒性。     

基于MPC的无人驾驶汽车轨迹控制研究

为更好地实现对无人驾驶汽车行驶路径的跟踪修正,基于模型预测算法控制车辆的车速和横摆角。通过建立车辆运动学模型、制定目标函数、确定约束条件,设计出了轨迹跟踪控制器。并通过Matlab/Simulink、CarSim软件搭建模型预测控制算法。结果显示,在预定工况下,车辆参考路径和实际行驶误差较小,并有较好的横向稳定性。结果表明该算法能在一定程度能保证无人驾驶汽车的安全性,为智能车辆控制提供了基础。     

四轴全轮转向车辆操纵稳定性分析

建立了四轴全轮转向车辆的线性二自由度车辆模型,进行了理论分析和数学公式推导。以某四轴重型运输车为例,基于零质心侧偏角策略确定转向瞬心位置以及后桥转角与前桥转角的比例关系,并讨论了全轮转向对车辆稳态响应和瞬态响应的影响。     

基于动力学模型预测控制的铰接车辆多点预瞄路径跟踪方法

现有的铰接车辆路径跟踪控制方法在模型线性化和预瞄误差过程均产生较大误差,导致跟踪精度降低。针对铰接车辆路径跟踪控制,构建了铰接车辆动力学模型,采用基于状态轨迹的线性化方法补偿动力学误差,提出了考虑路径多点预瞄误差的控制目标,设计了基于动力学模型的模型预测控制器,用以优化铰接点处转向力矩。为验证该方法的有效性,采用Matlab/Simulink和Adams软件构建了联合仿真平台,对控制算法进行了仿真验证。仿真结果表明,本文中设计的控制器可有效提升铰接车辆路径跟踪精度。     

汽车四轮转向系统的H2/H∞混合控制

为使汽车四轮转向系统具有良好的鲁棒性和干扰抑制性能，针对外界干扰，对汽车四轮转向系统模型进行了分析，并将其转化为H2／H∞控制问题，运用Matlab的LMI控制工具箱设计了H2／H∞混合最优控制器。仿真结果表明，设计的最优控制器具有良好控制效果。     

A Research on the Robust Rollover Control Algorithm for Heavy Duty Vehicle Based on LMI

将重型车辆侧翻稳定性控制问题转化为通过状态反馈控制实现鲁棒干扰抑制的问题.在此基础上,以动态横向载荷转移率为控制目标,设计一个基于线性矩阵不等式(LMI)的状态反馈鲁棒控制器.利用商业软件Trucksim中的模型,进行开环和人-车闭环的侧翻稳定性控制对比仿真.结果表明,LMI防侧翻鲁棒控制器可有效提高车辆的侧倾稳定性,并具有较好的抗干扰性和鲁棒性.     

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。     

基于模糊解耦控制的车辆转向制动系统研究

车辆转向系统和制动系统之间存在着很强的速度耦合关系,造成两个系统之间的性能相互影响,使得车辆在转向制动这一工况成了汽车最危险的工况之一。本文结合实际车辆参数建立转向系统的二自由度模型和制动系统的单车轮模型,针对车辆转向制动工况设计了模糊解耦控制器,实现了车辆的转向与制动同时控制。经验证含有模糊解耦控制的车辆转向制动系统具有很好的动态控制效果,并且有很强的鲁棒性和自适应性。     

基于线性自抗扰控制的自动驾驶车辆纵向加速度控制算法研究

为提高自动驾驶车辆纵向加速度控制算法的鲁棒性,基于电动汽车纵向加速度系统仿射模型,提出了具有双观测器结构的线性自抗扰加速度跟踪控制算法,并通过带有遗忘因子的递归最小二乘法对阻力模型进行在线辨识,实现了驱动电机与制动系统之间的协调切换。通过搭建硬件在环(HIL)仿真平台对设计的控制算法进行了鲁棒性和实时性验证,结果表明,所提出的控制算法能够实现对加速度信号快速、稳定跟踪,能够在车辆纵向动力学模型未准确建模状态下对纵向加速度进行有效控制。