车辆横向稳定性自适应预测控制

为解决利用车辆机理模型设计控制器时的自适应问题,针对非线性车辆动力学系统,提出一种基于数据驱动的横向稳定性控制策略。利用递推子空间模型辨识算法设计预测器,根据预测器的形式并结合车辆横向稳定性控制提出一种具有模型自适应特性的预测控制器。利用MATLAB/Simulink建立7自由度整车动力学仿真模型,结合国际标准ISO/DIS 7401:2000以及ISO 3888:1999进行实车道路试验,并对仿真模型进行了数值验证,基于整车动力学模型,对自适应预测控制器的控制效果进行了数值仿真验证,证明了算法的有效性和鲁棒性。     

基于MPC的独立驱动电动汽车稳定性集成控制

针对独立驱动电动汽车在高附着系数路面高速急转时易发生侧翻事故,在低附着系数路面急转易发生侧滑失稳事故,且单一控制器在不同附着系数路面适应性较差等问题,根据独立驱动电动汽车特点设计了基于分层式结构的稳定性集成控制器。建立了整车动力学模型,并进行了车辆状态参数估计;设计了稳定性集成控制器的控制策略,对车辆的侧倾、横向稳定性状态判定条件和协调策略的制定进行了研究,分别设计了侧倾稳定性控制器和横向稳定性控制器;设置了路面附着系数0.9到0.2的对接路面仿真工况,并在此工况下对所设计的控制器的控制性能进行了仿真测试。结果表明,所设计的稳定性集成控制器相比于单一控制器具有更好的适应性,可有效降低车辆高速行驶过程中的横向载荷转移系数、质心侧偏角等状态量,提高车辆行驶的稳定性和安全性。     

分布式驱动无人车路径跟踪与稳定性协调控制

针对无人车路径跟踪过程中跟踪效果与车辆稳定性这一多目标控制问题,基于分层控制理论提出了一种分布式驱动无人车辆路径跟踪与稳定性协调控制策略。建立了车辆动力学模型和路径跟踪模型,利用滑模控制方法设计了上层控制器,旨在减小路径跟踪过程中的航向偏差和横向偏差的同时确保车辆自身的稳定性。在下层控制器中,设计了一种四轮轮胎力优化分配方法,根据上层控制器需求,结合车辆横摆与侧倾稳定性情况,实现四轮轮胎力的定向控制分配。基于CarSim和Simulink搭建了联合仿真模型并进行仿真实验,结果表明,提出的协调控制策略能够有效地控制车辆路径跟踪中的航向偏差和横向偏差,同时确保车辆的侧倾与横向稳定性。     

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。     

不可靠通信的云控场景下网联车辆控制器的设计

鉴于不可靠的网络通信给车辆网联控制带来的隐患,本文研究了考虑时延、丢包等因素的网联车辆控制器设计方法。首先基于马尔可夫跳变线性系统,建立包含随机丢包和时延事件的网络控制系统模型,提出了马尔可夫跳变线性系统稳定的线性矩阵不等式条件,给出了随机丢包的量化控制器设计方法。在此基础上,通过对系统方程矩阵的增广,提出了离散时延的跳变控制器设计方法。最后,分别对网联车辆横向与纵向控制两个典型云控场景进行仿真。结果表明,用本文提出的方法,在时延或丢包概率分布已知的条件下所设计的网联车辆控制系统量化控制器,能保证在不可靠通信情况下系统的稳定性和安全性。     

基于模糊PID的车辆横向稳定系统研究

通过分层控制思路搭建上层与下层控制器,设计基于横摆力矩控制的车轮横向稳定性控制算法。上层控制器以期望的横摆角速度和质心侧偏角为目标,采用模糊PID算法得到维持汽车稳定需要的横摆力矩,下层控制器根据需要的横摆力矩对单侧轮胎制动,从而增加乘用车极限工况下的稳定性。最后,搭建Matlab及Simulink仿真平台,利用CarSim软件对横向稳定策略进行验证,并选择典型试验工况仿真确定该策略能显著改善车辆的横向稳定性。     

乘用车横向稳定性控制联合仿真

采用上、下两层控制器进行乘用车的横向稳定性控制,上层控制器以理想的横摆角速度与质心侧偏角为控制目标,利用PID控制策略得出车辆稳定所需的横摆力矩。下层控制器采用模糊控制策略得出控制阀值,根据阀值进行控制决策,最后采用单轮和单侧车轮两种控制方式进行制动力分配。基于搭建的CarSim与Matlab/Simulink联合仿真环境,选取典型试验工况进行仿真分析。仿真结果表明,算法可以有效改善恶劣条件下乘用车的横向稳定性。     

主动悬架的操纵稳定性控制研究

本文分析主动悬架力对车辆操纵稳定性的影响关系,及基于模糊滑模控制方法,设计以提高操纵稳定性为目标的主动悬架控制器。并进行仿真试验验证该控制器的有效性。结果表明该主动悬架控制器能够提高车辆横向操纵性能。     

车辆主动悬架系统的最优控制研究

为了改善车辆的操纵稳定性和舒适性,本文首先建立二自由度1/4整车悬架系统模型,然后应用最优控制理论,设计线性二次型最优状态控制器。最后利用MATLAB中的Simulink模块对主被动悬架系统进行仿真。仿真结果表明:本文设计的最优控制器可提高悬架的性能,使车辆的操纵稳定性和舒适性得到一定的改善。     

基于多胞体系统的FWID EV鲁棒加权增益调度轨迹跟踪控制

为了提高四轮独立驱动电动汽车（FWID EV）轨迹跟踪控制性能,针对车辆横向运动系统的不确定性与非线性问题,考虑转向执行机构的动态特性,提出了基于线性变参数（LPV）的鲁棒加权增益调度轨迹跟踪控制策略。首先利用凸分解技术将LPV系统转化为有限多胞顶点凸组合的多胞体系统,然后基于离线设计的每个多胞顶点控制器和线性组合在线计算任意时变参数对应的系统控制器参数,并利用MATLAB和CarSim进行联合仿真。结果表明：在加速变道场景下,所设计的控制器可以保证横向偏移误差不超过2 cm,横向偏移平均绝对误差不超过0.9 cm的较高跟踪精度及行驶稳定性和鲁棒性。     

车辆转向与驱动综合控制及横向速度观测器的设计

为了实现复杂工况下车辆自动跟踪控制,建立了纵横向耦合车辆模型,研究了车辆在弯道变速行驶工况的动力学耦合控制问题,根据滑模控制以及动态表面控制理论,提出了一种基于车辆转向与驱动控制的综合控制器,并针对横向车速不可测,设计了横向速度观测器。仿真结果表明该综合控制器具有良好跟踪性能,在复杂工况下表现出较好的动、静态特性。     

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。     

汽车主动悬架的单神经元自适应控制

在1/4汽车动力学模型的基础上,设计了汽车主动悬架的自适应神经元控制器。以车辆的行驶平顺性为主要控制目标,车身垂直加速度、悬架动挠度、车轮动位移为具体评价参数,研究了系统在随机路面激励条件下的时域响应,计算了振动响应的均方根值,考察了在变参数条件下控制器的鲁棒性。仿真结果表明,该控制器能有效改善车辆的综合性能,尤其是平顺性和舒适性,并且具有较好的鲁棒性,对模型参数的变化有一定的适应性。     

基于整车多体模型的电动助力转向虚拟试验

首先利用机械动力学仿真分析软件ADAMS建立某多功能商务车整车多体动力学模型;其次在Matlab/Simulink中设计了PID控制的电动助力转向控制器,并定义了与ADAMS/Car环境下车辆模型的数据交换接口;最后将设计的控制器在ADAMS/Car和Matlab/Simulink环境下通过输入输出接口实现联合迭代仿真,不断修正控制参数直到得到满意的控制效果。仿真结果表明,所建立的模型和联合仿真的分析方法是正确的、有效的,为加快开发汽车EPS系统的控制逻辑提供了理论参考。     

A novel direct yaw moment controller for in-wheel motor electric vehicles

A novel direct yaw moment controller is developed in this paper. A hierarchical control architecture is adopted in the controller design. In the upper controller, a driver model and a vehicle model are used to obtain the driver's intention and the vehicle states, respectively. The upper controller determines the desired yaw moment by means of sliding mode control. The lower controller distributes differential longitudinal forces according to the desired yaw moment. A nonlinear tyre model, ‘UniTire’, is utilised to develop the novel distribution strategy and the control boundary.     

车速控制系统自适应油门控制器设计

在分析非线性车辆纵向动力学模型及简化模型基础上，采用一种简化非线件模型设计自适应油门控制器，并应用李亚谱诺夫理论证明了传动系统存在动态过程时控制系统的稳定性。通过对基于简化线性和非线性模燃的自适应控制器的仿真研究，结果表明后者具有更好的收敛性。试验结果也进一步表明，基于非线性模型的自适应控制器可以通过自适应调节减小参数不确定造成的干扰，当传动系统存在动态过程时可以保证车速跟踪误差有界。     

用于电子稳定程序的汽车模型和控制策略

电子稳定程序(ElectronicStabilityProgram)是行驶车辆的一种主动安全系统,它综合了制动防抱死系统,驱动力控制系统和横摆力矩控制系统,使行驶车辆的安全性得到很大的提高。本文首先建立用于电子稳定程序的汽车模型,包括车身模型、悬架模型、转向模型、轮胎模型、制动系统模型、发动机模型和传动系模型。然后建立了主动横摆控制的控制逻辑,通过加入制动防抱死系统和牵引力控制系统,构成了电子稳定程序的控制逻辑。最后对移线运动、紧急转向、制动转向、驱动转向4个典型的工况进行仿真,从而验证了电子稳定程序控制逻辑的正确性。     

基于参考模型的半主动悬架滑模控制

在分析电流变阻尼器工作原理与结构的基础上,基于参考模型设计了1/4车辆悬架系统的滑模控制器.研究了系统在随机路面激励条件下车身加速度、悬架动行程和轮胎动位移等性能指标的控制效果.运用Simu-link在不同的车速和车身质量的情况下进行了仿真分析,结果表明:控制后悬架各性能指标均得到明显改善,滑模控制器性能稳定,对系统参数的改变具有很好的鲁棒性.     

Automatic guidance control of an articulated all-wheel-steered vehicle

This paper presents automatic guidance control of a single-articulated all-wheel-steered vehicle being developed by the Korea Railroad Research Institute. The vehicle has an independent drive motor on each wheel except for the front axle. The guidance controller is designed so that the vehicle follows the given reference path within permissible lateral deviations. We use a three-input/three-output linearised model derived from the nonlinear dynamic model of the vehicle. For the purpose of simplifying the controller and making it tunable, we consider a decentralised control configuration. We first design a second-order decoupling compensator for the two-input/two-output system that is strongly coupled and then design a first-order controller for each decoupled feedback loop by using the characteristic ratio assignment method. The simulation results for the nonlinear dynamic model indicate that the proposed control configuration successfully achieves the design objectives.