线控转向车辆前轮转角控制算法研究

本文以线性二自由度车辆模型为基础,以中性转向时的横摆角速度作为控制目标,提出了两种线控转向车辆前轮转角控制算法。     

转向横拉杆弹性对车辆操纵稳定性的影响研究

为了研究转向横拉杆的弹性对车辆操纵稳定性的影响,利用ADAMS软件建立了某轿车的多体动力学模型并进行了操纵稳定性的仿真分析。对于操纵稳定性的稳态特性,采用了ISO4138标准,在车辆行驶100 km/h下的固定圆周转向规程来进行评价;对于瞬态操纵稳定性特性,则采用ISO7401标准中方向盘扫频输入的响应特性来进行评价。仿真结果表明,转向横拉杆的弹性与轿车操纵稳定性的不足有很大关系,如果弹性横拉杆刚性过大,则需要1个较大的转向传动比以弥补其不足转向特性。因此,在汽车设计开发中,必须将转向横拉杆的弹性特性和转向传动比综合平衡考虑,两需要很好的匹配才能保证其具有良好的操纵稳定性。     

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。     

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。     

车辆主动前轮转向H∞鲁棒控制系统研究

建立了车辆横向动力学非线性模型,考虑前后轮转弯刚度、路面附着系数、车速等参数不确定性及侧向风干扰作用,基于线性分式变换和环路互质分解技术,分别设计了主动前轮转向控制器H∞反馈和前馈控制部分并进行综合。大侧向风干扰和双移线操纵工况下的仿真结果表明：所设计控制器改善了车辆操纵稳定性能。     

四轮转向车辆多体仿真与试验研究

以四轮转向原理样车为对象,运用多体动力学理论对四轮转向车辆的转向特性进行了计算机仿真研究和试验验证。对建立整车多体模型的方法进行了论述。通过对仿真数据与样车试验结果的对比分析,证明了四轮转向多体模型各类参数和控制方法的正确性和适用性。最后利用建立的整车多体模型,仿真分析了前后悬架刚度对操纵稳定性的影响,以及制动转向时的转向响应特性。     

基于鲁棒积分转向控制法的半挂汽车列车操纵稳定性研究

针对半挂汽车列车动力学模型和实际问题,提出了半挂汽车列车的理想模型和理想模型设计参数确定方法;为了使实际车辆的输出信号和理想模型的信号相一致,运用李亚普诺夫稳定性理论,采用数学解析方法,设计了一个半挂汽车列车鲁棒积分转向控制器,并通过仿真验证了该控制器的有效性和鲁棒性.     

Optimal Control of Four Wheel Steering Vehicle

This paper derives a method of controlling four wheel steering using optimal control theory. The purpose of control is to minimize the sideslip angle at the center of gravity. The control method feeds forward the steering wheel angle and feeds back the yaw velocity and the sideslip angle to the front and rear wheel angles. Theoretical studies show that the sideslip angle is reduced to zero even in the transient state, and that the understeer characteristic and frequency response can be changed regardless of the vehicle static margin. This Paper also examines various characteristics of the influence of the side force nonlinearities of tires and crosswinds.     

Optimal Control of Four Wheel Steering Vehicle

SUMMARY

This paper derives a method of controlling four wheel steering using optimal control theory. The purpose of control is to minimize the sideslip angle at the center of gravity. The control method feeds forward the steering wheel angle and feeds back the yaw velocity and the sideslip angle to the front and rear wheel angles. Theoretical studies show that the sideslip angle is reduced to zero even in the transient state, and that the understeer characteristic and frequency response can be changed regardless of the vehicle static margin. This Paper also examines various characteristics of the influence of the side force nonlinearities of tires and crosswinds.     

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。     

比例控制四轮转向车辆运动特性分析

系统地分析了二自由度四轮转向汽车模型的运动方程，得出了质心侧偏角、横摆角速度与前轮转角的传递函数。在此基础上，对四轮转向样车进行了前后轮转角成比例控制的四轮转向车辆（4WS）的运动学仿真，并针对仿真结果进行了系统的分析。结果阐明了四轮转向车辆与前轮转向车辆（2WS）相比的优势，并提出其发展方向。     

含非线性轮胎模型的汽车四轮转向与主动悬架集成控制

在建立汽车四轮转向与主动悬架统一动力学模型的基础上,分别对2个子系统进行控制器的设计研究.在四轮转向控制器的设计方面,提出了修正后的理想参考模型,采取前馈加反馈的跟踪控制策略,在主动悬架的控制器设计中则采用最优控制方法.结合非线性轮胎模型,在MAT-LAB/Simulink环境下对被动系统、四轮转向系统、主动悬架系统以及四轮转向与主动悬架集成控制系统进行了仿真分析.结果表明:集成控制系统除了能改善车辆在转弯过程中的质心侧偏角响应、横摆角速度响应以及在不平路面上的行驶平顺性外,还能有效抑制由不平路面等外界干扰对车辆转向性能带来的影响.     

汽车主动悬架和四轮转向系统的耦合分析及协调控制

针对汽车转向系统和悬架系统的相互作用,建立了转向动力学子模型、悬架动力学子模型以及考虑两者耦合效应的综合动力学模型.通过仿真分析发现:悬架系统主要通过轮胎动载荷引起轮胎侧偏力变化,从而引起转向特性发生显著变化;而转向系统则主要通过离心力影响簧上质量的侧倾运动,从而引起悬架运动特性发生变化;主动悬架与四轮转向协调控制系统在减小车身侧倾和前轮垂直载荷波动的同时,还能有效地改善车辆横摆响应和质心侧偏角响应.     

后轮主动转向的2自由度鲁棒控制

在传统前馈后轮主动转向控制的基础上，提出了一种2自由度后轮主动转向鲁棒控制规律。该方法通过引入独立参数化2自由度控制结构，实现了4轮转向系统对车速变化和轮胎侧偏刚度变化的独立补偿。其前馈控制器的设计与传统前馈4轮转向控制完全相同，而反馈控制器的设计为一针对轮胎侧偏刚度不确定性的标准H∞控制问题。该方法的主要优点是既充分发挥了传统前馈控制的优点，又降低了反馈控制器的阶数。     

Stabilization of Passenger Car-Caravan Combination Using Four Wheel Steering Control

This study aims to stabilize the trailer at high speed. The behavior of passenger cars with four wheel steering system, vehicles with rear wheel steering and of trailer and passenger car are similar. This is regarded as an optimal regulator problem with linear equation of motion, and a state variables feedback control system is adopted. The problem of stability at high speed on a straight course can be solved. Therefore, the passenger car-trailer system can be stabilized. Furthermore, this study indicates the way forward to stabilize a passenger car-trailer system.     

Integrated Control of Active Rear Wheel Steering and Direct Yaw Moment Control

SUMMARY

An integrated control system of active rear wheel steering (4WS) and direct yaw moment control (DYC) is presented in this paper. Because of the tire nonlinearity that is mainly due to the saturation of cornering forces, vehicle handling performance is improved but limited to a certain extent only by steering control. Direct yaw moment control using braking and/or driving forces is effective not only in linear but also nonlinear ranges of tire friction circle. The proposed control system is a model matching controller which makes the vehicle follow the desired dynamic model by the state feedback of both yaw rate and side slip angle. Various computer simulations are carried out and show that vehicle handling performance is much improved by the integrated control system.