四轮转向车辆运动计算分析

本文系统地分析了二自由度四轮转向汽车模型的运动方程，得到了质心侧偏角、横摆角速度，侧向加速度与前轮转角的传递函数。在此基础上，基于本实验室的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。     

汽车四轮转向系统的结构与原理分析

四轮独立转向系统是汽车新结构,该系统具有转向能力强、转向响应迅速、直线行驶稳定等优点,分析其结构和原理,有利于汽车的使用和维修。     

四轮独立转向车辆稳定性的模糊最优控制方法

为改善四轮独立转向（4WIS）车辆的操纵稳定性,在设计了4WIS模型跟踪最优控制器的基础上,对最优控制参数对控制性能的影响以及4WIS车辆转向动力学特性进行了分析,提出了一种基于车辆转向状态的最优控制器参数调整策略,并设计了模糊逻辑控制参数调节器,实现最优控制器参数的自适应调整.结合4WIS车辆的八自由度动力学模型对提出的模糊最优控制系统进行仿真实验分析,结果表明:设计的4WIS模糊最优控制系统能够极大地改善车辆的稳定性与安全性;在高速低附着系数的极限工况下,该系统仍然够能保证车辆的理想转向状态.该系统对于强侧向风一类的侧向干扰具有很强的抑制能力;风速90 km/h的强侧风且无驾驶员干预情况下,车辆在320 m行驶距离内,侧向偏移量仅为0.78 m.      

电动助力转向系统滑模变控制技术研究

以电动助力转向系统中直流助力电机的控制器为研究对象，依据助力电机的数学模型，应用带观测器补偿的滑模变结构控制方法，设计了滑模变控制器，通过调节助力电机的电压，获得预期的输出电流。仿真结果表明，所设计的滑模变控制器使助力电机具有很好的动态性能，系统基本无抖动现象，实现了助力电机输出电流对目标电流的跟踪特性。     

电动助力转向系统控制器的设计

开发了以美国Motorola公司16位单片机MC9S12DP256为控制核心的电动助力转向系统控制器;介绍了系统的工作原理、控制器的硬件结构和软件设计,并用实验进行了验证。     

汽车四轮转向四自由度动力学模型

在简化力学模型的基础上,基于非线性轮胎力模型,利用拉格朗日能量法建立了包括俯仰、侧倾、侧向、横摆4个自由度的汽车四轮转向动力学模型.运用该模型来反映实际汽车四轮转向的动态过程,对开发四轮转向控制系统有重要的意义.     

基于变结构控制的气动伺服系统控制器的研究

综合考虑脉宽调制式气动恰服系统的性能要求，控制器的简单性和单片机实现的可能性等因素，提出了一种结构控制方法，即依据偏差的大小，分别采用Ｂａｎｇ－Ｒａｎｇ控制，非线性ＰＩＤ控制和非线性微分反馈控制，该方法可由单片机实现。     

轿车的四轮转向系统

介绍了机械传动电子控制式和液压传动电子控制式四轮转向系统的构造,工作原理,并指出了各自的适用车型和特点。     

基于DSP的汽车电动转向控制系统研究

阐述了电动转向系统的构成及工作原理，开发了以DSP为核心的电动转向控制系统。对系统的仿真发现系统的阻尼较小是造成系统振荡的原因，为了增加系统的阻尼，提出了对参考电流进行微分补偿的方法，并以此为依据设计了比例加微分控制器。仿真和实验结果证实，所设计的电动转向系统具有良好的稳定性能、跟踪性能和助力性能。     

制动工况下汽车转向系统敏感度分析方法

为了解制动工况下转向系统敏感度对前轮摆振的影响程度, 将车轮、前轴与钢板弹簧作为一个整体进行考虑, 分析了钢板弹簧和转向系统的空间状态变化情况, 提出了前轮摆动角的计算方法, 以转向系统空间状态引起的前轮摆动角为指标评价转向系统敏感度。计算结果表明: 在空载状态下, 当制动力达到35kN时, 前轮摆动角最大值为0.5°。可见, 此车转向系统敏感度较低, 评价结果符合实际, 因此, 计算方法可行。     

汽车侧倾运动安全主动悬架LQG控制器设计方法

为了提高汽车转向-侧倾运动的安全性, 设计了主动悬架侧倾运动安全LQG控制器; 建立了3自由度汽车转向-侧倾运动动力学模型, 选择横向载荷转移率、侧倾角及其加速度构建汽车侧倾安全综合性能评价指标; 为了解决现有设计方法无法跟踪系统干扰项(前轴转向角) 和控制加权矩阵行列式等于零带来的控制向量无法求解的难题, 将前轴转向角进行满足最小相位系统的微分变形, 并与原系统方程组成增广系统方程, 在综合性能评价指标中引入包含控制项的无穷小量, 以满足LQG控制器设计条件; 结合层次分析法和归一法, 以鱼钩工况为基础, 仿真获取汽车转向-侧倾运动统计数据, 进而确定LQG控制器的加权系数, 通过多工况数值仿真验证主动悬架侧倾运动安全LQG控制器的工作效果。仿真结果表明: 新设计的LQG控制器不干扰驾驶人的转向操纵; 与被动悬架相比, 在鱼钩工况、蛇形穿桩工况和双移线工况下, 采用LQG控制器的主动悬架可使汽车侧倾运动安全的主要评价指标即横向载荷转移率的方差分别降低了32.08%、32.82%、29.24%, 侧倾角的方差分别降低了47.74%、44.19%、63.41%, 侧倾角加速度的方差分别降低了87.30%、60.00%、86.39%, 说明采用新设计LQG控制器的主动悬架可大幅度改善汽车侧倾运动安全性, 且具有良好的转向工况适应性。     

车辆主动前轮转向与直接横摆力矩自适应控制

基于Lyapunov理论提出车辆主动前轮转向与直接横摆力矩的集成控制方法, 在二自由度车辆模型的基础上设计了自适应控制器, 对轮胎刚度进行自适应估计以补偿轮胎侧向力的非线性, 基于MATLAB和CarSim软件搭建了车辆闭环仿真模型, 在路面上进行了正弦输入仿真试验。仿真结果表明: 附着系数为0.8、车速为100 km·h^-1时, 前轴侧向力最大误差为210 N, 约占前轴实际侧向力的8.1%, 后轴侧向力最大误差为296 N, 约占后轴实际侧向力的8.5%;附着系数为0.3、车速为80 km·h^-1时, 前轴侧向力最大误差为146 N, 约占前轴实际侧向力的8.5%, 后轴侧向力最大误差为142 N, 约占后轴实际侧向力的9.8%。车辆主动前轮转向与直接横摆力矩集成控制的效果优于主动前轮转向和直接横摆力矩单独控制的效果。     

电动轮驱动汽车转向节能行驶模式仿真

为了研究电动轮驱动汽车在转向过程中的能量消耗特点, 分析了车辆曲线行驶时的阻力, 提出了车辆准中性转弯行驶的节能模式。在MATLAB/Simulink上建立了电动轮驱动汽车仿真模型, 利用横摆角速度作为控制变量对前后轴的转矩分配系数进行PID控制, 利用车辆的侧向加速度作为控制变量对左右轴的转矩分配系数进行PID控制, 并对车辆匀速转弯工况进行了仿真。仿真结果表明: 在准中性转向的行驶模式中, 车轮没有产生滑移现象, 后外轮上的驱动转矩明显大于其他车轮, 外侧车轮的转矩要大于内轮, 后轮的转矩要大于前轮, 车辆的功率消耗减小了1.15%。     

考虑空气力的车辆三自由度转向模型与状态方程

为了减小空气力的影响, 简化车辆多自由度转向动力学方程, 考虑了空气力的影响, 建立了车辆三自度转向运动的动力学模型。以质心侧偏角、横摆角、横摆角速度、侧倾角、侧倾角速度为状态变量, 以前轴转角及侧风作用力为输入, 以质心侧偏角、横摆角、横摆角速度、侧倾角为输出, 推导了车辆三自度转向运动的动力学模型的状态方程。以前轴主动转角脉冲为输入, 对状态方程的可信度进行了验证。与利用线性二自由度转向模型的仿真结果相比, 利用三自由度转向模型与其状态方程得到车辆质心侧偏角与横摆角速度的绝对值均较小, 在高速情况下, 空气力会增强车辆的不足转向特性。采用两种模型得到的车身侧向偏移均大于试验值, 但三自由度模型的仿真曲线非常接近试验曲线。可见, 三自由度状态方程可信度高。     

基于道路基础设施的车道追踪控制器算法

基于道路基础设施而实现的车道追踪控制技术是当今智能公路领域的核心研究内容之一。2 0 0 1年6月研制的车道追踪控制器在交通部公路科学研究所公路交通综合试验场90 0 m的智能公路测试跑道上实现了车道自动追踪的控制任务, 并且控制结果达到并超过ISO/TC2 0 4 WG1 4标准化草案NP1 7361 LDWS对车道偏离预警系统的要求。分析了该控制器的结构, 推导了该控制器的解析表达式, 给出了该控制器的参数, 并对实验结果进行了分析     

无级变速汽车液力变矩器工作策略

为了提高无级变速汽车液力变矩器工作的燃料经济性, 确定了液力变矩器锁止、解锁的合理条件。为了提高液力变矩器解锁时的工作效率, 利用无级变速器速比调节功能, 设计了PID控制器, 使得发动机-液力变矩器始终工作在最佳经济区域。为了减少液力变矩器锁止时的冲击, 以允许冲击度范围内滑磨功最小与发动机稳定运转2个原则, 提出了锁止离合器接合的控制策略, 设计了以冲击度和发动机转速差为输入量的模糊控制器。两种不同锁止情况试验结果表明: 急加速(1.92 s) 比缓加速(1.38 s) 延长了接合时间, 因此, 利用控制策略能够保证锁止离合器接合平稳和发动机的稳定运转。     

汽车电子节气门控制器设计

分析了汽车电子节气门控制器的结构原理,建立了节气门控制器的数学模型＋选用Intel公司的16位单片机与H桥TLE6209芯片为控制器的主要硬件,分析了控制器的响应特性。     

基于强化学习的智能车人机共融转向驾驶决策方法

针对智能车人机共融驾驶系统中人和自主驾驶系统的驾驶权连续动态分配问题,尤其是因建模误差导致的权重分配方法适应性低的难题,提出了基于强化学习的人机共融转向驾驶决策方法;考虑驾驶人的转向特性,搭建了基于双点预瞄的驾驶人模型,并采用预测控制理论建立了智能车自主转向控制模型,构建了智能车人机同时在环的转向控制框架;基于Actor-Critic强化学习架构,设计了用于人机驾驶权分配的深度确定性策略梯度(DDPG)智能体,以曲率契合度、跟踪精确性和乘坐舒适性为目标,提出了基于模型的收益函数;构建了人机共融驾驶权分配强化学习框架,包含驾驶人模型、自主转向模型、驾驶权分配智能体以及收益函数;为了验证方法的有效性,招募了8位驾驶人开展共计48人次的模拟驾驶试验。研究结果表明：在曲率适应性验证中,人机共融-DDPG方法优于人工驾驶和人机共融-Fuzzy方法,跟踪性平均提升70.69%、39.67%,舒适性平均提升18.34%、7.55%;在速度适应性验证中,车速为40、60和80 km·h^-1条件下,驾驶人权重大于0.5的时间占比分别为90.00%、85.76%、60.74%,且跟踪性相轨迹和舒适性相轨迹都能有效收敛。可见,提出的方法能够适应曲率和车速变化,在保证安全性的前提下提升了跟踪性和舒适性。     

双容液位滑模控制系统设计

探讨了滑动模态变结构控制(滑模控制)设计原则,设计了一种滑模控制器,实现了两输入两输出非线性液位系统控制,并用组态王(Kingview)编制该控制软件,解决系统难于控制和抗扰动的问题.在线运行,体现了滑模变结构控制自适应能力强,动态、静态品质优良,鲁棒性好等优点,与传统PID控制进行比较,证实变结构控制的优越性.