人-车-路闭环的汽车稳定性控制模拟仿真试验研究

操纵稳定性控制是提高汽车安全性的重要措施。通过对理想二自由度模型的改进,建立了以横摆角速度和质心侧偏角为控制变量,离散PID控制的稳定性控制方法,并制定了轮胎制动力分配策略。基于CarSim和LabVIEW搭建了人在环路的仿真试验系统,进行紧急双移线试验、蛇行试验等"人-车-路"仿真试验,验证了稳定性控制策略的有效性。所搭建的仿真系统可扩展性强,有助于快速开发车辆稳定性控制系统。     

用于车辆稳定性控制的直接横摆力矩及车轮变滑移率联合控制研究

设计基于最优控制理论的横摆力矩控制策略和适用于复杂工况的制动力分配策略;设计基于模糊控制理论的滑移率分配算法并提出使横摆力矩控制和变滑移率控制协同工作的方法;最后通过转向盘的阶跃输入和正弦输入工况验证制动力分配策略的正确性和联合控制的有效性。     

基于同侧车轮制动力优化分配的汽车稳定性控制

针对汽车复杂行驶工况下的稳定性问题,提出了基于同侧车轮制动力优化分配的汽车稳定性控制方法。整体控制分为上层横摆力矩控制与下层制动力优化分配两部分,上层横摆力矩控制以跟踪参考横摆响应为目标,输出保持车辆横向稳定性的修正横摆力矩;下层制动力优化分配采用最优化分配算法计算需要施加在各制动车轮上的制动力,实现上层横摆力矩控制器输出的修正横摆力矩。利用MATLAB/Simulink与Carsim联合仿真验证控制效果,结果表明,基于同侧车轮制动力优化分配的汽车稳定性控制在多种复杂运行工况下均能较好地跟踪汽车参考横摆响应,减小质心侧偏角,改善汽车的操纵稳定性。     

A Study on the Variable-gain Tracking Control for the Four Wheel Steering System of Vehicles

在分析车身侧倾对转向系统影响的基础上,对转向系统通常采用的参考模型进行修改,并探讨了轮胎侧偏刚度和车速对参考模型横摆角速度的影响.得出结论为,轮胎侧偏刚度对参考模型的横摆角速度增益有较大影响:前轮侧偏刚度的降低使横摆角速度大致成比例地减小.利用最优前馈和反馈控制方法,提出了四轮转向变增益跟踪控制策略.采用非线性半经验轮胎模型的仿真结果表明,所提出的变增益跟踪控制策略对车辆的操纵稳定性有重大改善.     

基于主动制动的车辆极限转弯的稳定性控制

车辆主动制动控制利用左、右轮制动力的不同来控制车辆的横摆力矩,利用所有车轮的总制动力来控制车辆减速度,可以改善车辆的稳定性和循迹性能。文中分析了基于主动制动的车辆的临界极限转弯性能以及控制横摆力矩和减速度、对每个车轮施加制动力的作用和效果。     

基于自适应模糊PI的汽车直接摆力矩控制研究

针对汽车直接横摆力矩控制,论文研究了基于自适应模糊PI的控制方法。设计了基于自适应模糊PI的附加横摆力矩决策控制器和基于规则分配的制动力分配器。横摆力矩决策控制器根据汽车横摆角速度期望值和车辆状态决策出所需的附加横摆力矩,通过规则制动力分配方法进行主动差动制动实现,并采用Matlab/Simulink与CarSim联合仿真对控制方法进行仿真试验验证。结果表明:基于自适应模糊PI的横摆力矩控制方法相对于未控制能够使汽车较好地跟踪期望,有效提高汽车操纵稳定性。     

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。     

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。     

车辆横摆角速度影响因素研究

横摆角速度是描述车辆瞬态响应的重要指标。通过对角脉冲工况下横摆角速度影响因素进行理论分析,选取减振器阻尼系数、前束角变化率、悬架侧倾角刚度、轮胎侧偏刚度及松弛长度等参数,通过Carsim软件进行建模仿真分析。仿真结果表明:轮胎侧偏刚度对于车辆瞬态响应最为明显,前束角变化率及悬架侧倾角刚度对横摆角速度也具有一定的影响。为车辆底盘开发设计中提升车辆的瞬态响应提供参考。     

拖挂式房车制动稳定性的研究

在建立6自由度拖挂式房车转弯制动数学模型的基础上,对拖挂式房车的制动过程进行了仿真计算,分析了转向角、转向角速度和房车车轮制动力对房车横摆角速度的影响以及各参数之间的协调优化。为寻求房车车轮制动力与转向角、转向角速度、制动时间等因素的最优关系,达到拖挂式房车在行驶过程中实时控制房车制动力,提高拖挂式房车行驶的稳定性奠定了基础。     

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。     

轮胎力滞后对分布式驱动电动汽车瞬态响应的影响

分布式驱动电动汽车具有的电机直驱和工况响应快速的特点，会进一步激发轮胎瞬态特性。为了简要分析轮胎力滞后对分布式驱动电动汽车侧向、横摆瞬态响应的影响规律，进而优化其控制器模型，本文首先通过轮胎力学建模和高速轮胎试验台验证，得到轮胎力滞后的实用表达；其次，建立考虑轮胎侧-纵向力滞后的车辆动力学模型，通过频域、时域图分析，揭示轮胎力滞后对汽车横摆瞬态响应的影响规律；最后，通过Simulink仿真验证，将四个车轮互异&时变轮胎力滞后以状态空间形式写进控制器模型，可用于提高控制器模型的预测精度。     

电—液混合式制动系统试验台的开发

以电动汽车开发为例,设计了电—液混合式制动系统试验台。介绍了试验台设计、总体结构方案设计、硬件设计及控制系统设计。实际测试表明,该试验台可用于测试防抱制动控制算法的控制性能和电机再生制动性能、研究电—液制动力分配控制策略,并能够模拟在较小横摆角条件下直接横摆扭矩对制动状态的影响。     

双电机独立驱动电动赛车再生制动控制研究

基于电动赛车具有再生制动的优势,提出一种基于并联策略的电液复合再生制动力分配方法。在理想制动力分配曲线、ECE制动法规、赛车轮胎及行驶路面条件解算出制动力分配系数β,从而对赛车摩擦制动力与再生制动力进行合理的比例分配,在不同的制动强度区间采用不同的制动方式,达到制动效果。     

某乘用车轮胎系统NVH性能仿真与试验研究

轮胎是汽车重要的安全零部件,汽车通过它与地面进行接触,传递驱动力、制动力和转向力,对整车综合结构性能有重要影响,文章针对某SUV三种轮胎方案进行了CAE模态分析然后进行了台架强NVH测试,CAE分析和试验结果表明,两个轮胎优化方案NVH性能满足目标要求。     

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。     

混合动力汽车制动稳定性分层协调控制策略

提出了混合动力汽车制动稳定性分层协调控制策略。制动过程中横摆力矩的补偿由再生制动力矩和目标滑移率的调整来完成,而通过对目标滑移率的实时确定,实现上层横摆力矩控制与下层滑移率及再生制动力矩控制的统一调节,保证车轮不出现抱死。在Matlab/Simulink平台上建立了7自由度整车模型,分别进行了低附着路面制动转弯和对开路面制动的仿真分析,结果表明,该制动稳定性分层协调控制策略,在保持制动效能的基础上,比单独滑移率控制能更好地保证混合动力汽车的制动稳定性。     

基于线控制动的轮胎与地面附着系数实时检测

轮胎与地面间的附着系数是影响车辆安全性能的重要因素.在理论分析的基础上,提出了基于线控制动的路面附着系数检测方法.利用踏板位置传感器估计制动器制动力,采用MMA6260Q加速度传感器检测车辆制动减速度,由制动器制动力与地面制动力判断轮胎运动状态,根据车辆载荷转移公式得到车轮法向载荷,获得进入滑动区域的利用附着系数,并由此得到地面附着系数.分析显示,该检测方法可以较准确地识别轮胎与地面附着系数,具有一定的实用价值.     

轮胎附着极限下差动制动对汽车横摆力矩的影响

本文以纵滑－侧偏联合工况的稳态轮胎模型为基础，分析了汽车极限转向条件下制动作用于不同车轮时对汽车横摆力矩的影响，并通过整车动力学仿真进行了验证，研究结果为利用差动制动控制提高汽车的高速操纵稳定性提供了动力学依据。     

紧急避障工况下的分布式驱动电动汽车稳定性控制

为了提高紧急避障工况下分布式驱动电动汽车的稳定性,提出了一种基于纵向力优化的转矩分配策略。控制器采用分层控制:在上层控制器中,根据纵向力的需求,基于线性二次型控制算法计算出控制横摆角速度与质心侧偏角所需的附加横摆力矩;在下层控制器中,考虑各约束条件,将计算出的附加横摆力矩合理地分配给各轮。分别利用CarSim和MATLAB/Simulink搭建整车模型和控制策略模型,进行联合仿真。仿真结果表明,所提出的转矩分配策略可以有效地保证车辆的稳定性,同时通过减少制动力在主动安全控制中的参与范围,起到减少能量损耗的作用。