汽车主动转向与直接横摆力矩协调控制

为了提高汽车的操纵稳定性和行驶稳定性,分别对主动转向及直接横摆力矩控制进行了研究。根据汽车线性二自由度模型获得汽车稳态工况下的期望横摆角速度和期望质心侧偏角,设计了上层控制器和下层控制器,其中上层控制器为主动转向与直接横摆力矩功能分配的协调控制,下层控制器采用单神经元自适应PID算法设计了主动转向控制器和直接横摆力矩控制器。基于汽车行驶稳定性指标设计了调度参数,以实现主动转向和直接横摆力矩的协调控制。分别选取高附着系数路面和低附着系数路面进行了正弦输入试验和阶跃输入试验,结果表明所设计的控制系统能够很好地提高线控转向汽车的操纵稳定性和行驶稳定性。     

智能汽车轨迹跟踪与横摆稳定性协同控制

为了提高四轮独立驱动智能电动汽车在变曲率弯道下的轨迹跟踪精度和横摆稳定性,提出了一种模型预测控制与直接横摆力矩控制协同的综合控制方法。建立了横纵向耦合的车辆动力学模型,采用2阶龙格库塔离散法保证了离散模型的精度,并基于简化的2自由度动力学模型推导了车辆横摆稳定性约束,设计了非线性模型预测控制器;利用直接横摆力矩控制能够改变车辆横摆角速度和航向角的特点,考虑模型预测控制器的预测状态、控制量以及跟踪误差,设计了协同控制规则。仿真结果表明,协同控制方法解决了考虑横摆稳定性约束的模型预测控制器中存在的稳定性约束与控制精度相矛盾的问题,并补偿了模型预测控制器没有可行解时对横摆稳定性的约束,同时提高了智能汽车的轨迹跟踪精度和横摆稳定性。     

基于ADAMS的分布式电动汽车稳定性分析

利用ADAMS/Car搭建四轮驱动分布式电动车模型,在MATLAB中利用模糊控制原理计算转向横摆力矩,实现车辆的DYC (Direct Yaw-moment Control,直接横摆力矩控制);基于最优轮胎利用率函数设计稳定性控制器,增强汽车在高速转弯时的操纵稳定性.     

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LQR的汽车横摆力矩控制研究

针对汽车极限工况稳定性控制问题,论文基于最优控制理论LQR进行了汽车横摆力矩控制研究.建立了整车七自由度动力学模型,设计了LQR附加横摆力矩控制算法.为了提高制动稳定性,相对于传统单轮制动研究了单侧两轮附加横摆力矩分配方法.最后选择增幅正弦转向低附着路面行驶工况对控制算法进行了验证.仿真结果表明所研究的控制算法能够有效提高汽车极限工况行驶稳定性.     

4WIS-4WID车辆横摆稳定性AFS+ARS+DYC滑模控制

针对四轮独立转向-独立驱动(4WIS-4WID)车辆,应用滑模变结构控制理论,设计前、后轮主动转向(AFS+ARS)控制器、横摆角速度直接横摆力矩控制(DYC)控制器和质心侧偏角DYC控制器。为协调横摆角速度和质心侧偏角间的耦合设计了协调控制器,对附加横摆力矩实施车轮驱动/制动协同分配。引入2自由度4WIS-4WID车辆参考模型,并将其横摆角速度和质心侧偏角的状态反馈给AFS+ARS控制器,完成AFS+ARS和DYC控制系统的集成。加入不确定车辆自身参数和阵风干扰,将控制策略应用于16自由度4WIS-4WID车辆模型上进行仿真验证,并与单纯AFS+ARS、传统PID和差压制动的DYC进行对比。结果表明,所设计的控制策略同时提高了系统的抗干扰性和精确性;拓展了系统的稳定域,进一步提高了车辆的主动安全性。     

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。     

车辆横向稳定性自适应神经网络控制策略研究

设计了一种"前馈+反馈"自适应神经网络控制器,通过直接横摆力矩和前轮主动转向的复合控制来提高车辆横向稳定性。反馈控制器采用PD控制策略,以实际横摆角速度与目标横摆角速度的偏差为输入量;前馈控制器采用RBF神经网络,以反馈控制器的输出为误差进行学习,而实现自适应控制。仿真结果表明,采用上述复合控制,能有效跟踪目标横摆角速度并降低质心侧偏角,提高了车辆在高速急转向时的稳定性。     

基于主动制动的半挂汽车列车横摆稳定性控制

为研究半挂汽车列车在高速大转向等极限操作工况下的横摆稳定性控制问题,建立了14自由度的半挂汽车列车非线性仿真模型;提出了牵引车与半挂车独立直接横摆力矩控制的横摆稳定性控制方案,通过牵引车和半挂车车轮的合理选择和主动制动实现横摆控制;以跟踪参考模型的稳态横摆响应为目标,设计了PI横摆稳定性控制器,对牵引车和半挂车分别设计了目标制动车轮的选择决策规则。单移线操作仿真结果表明,基于主动制动的横摆力矩控制可有效改善极限工况下半挂汽车列车的横摆稳定性,牵引车与半挂车进行独立横摆控制可以减小制动车轮选择决策的复杂性,而获得较好的控制效果。     

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。     

分布式驱动电动汽车操纵稳定性控制仿真

本文研究通过直接横摆力矩控制来提高分布式驱动电动汽车稳定性问题。针对充分发挥四轮独立驱动电动汽车各电机独立可控的特点来提高车辆稳定性的问题,提出了基于滑模变结构控制原理的车辆稳定性分层控制策略。其中,以横摆角速度和质心侧偏角为控制变量,设计了上层附加横摆力矩层。考虑地面附着条件和电机外特性约束,设计了下层动态转矩分配层。通过Simulink与Carsim联合仿真表明,所设计控制策略提高了车辆的稳态行驶能力,增强了车辆的横向稳定性,控制策略行之有效。     

基于轮胎合力计算与分配的车辆横向稳定性控制研究

鉴于轮胎合力计算与分配算法只适用于四轮独立制动/驱动和四轮独立转向车辆,以及路面附着系数对轮胎纵向合力和横摆力矩可实现范围的限制,提出一种对轮胎纵向合力和横摆力矩进行实时计算调整和动态分配的车辆横向稳定性控制策略。针对线性反馈计算的误差,采用离线数值优化和非线性规划方法实时确定轮胎纵向合力和横摆力矩的可实现范围,将计算的合力和力矩调整至可实现范围内并进行动态分配。设计滑移率和前轮侧偏角控制器使轮胎摩擦力跟踪各分力,在保证精度的同时避免对车辆后轮侧向力的估计。最后进行了仿真分析与基于LabVIEW PXI和veDYNA的驾驶员在环试验验证。结果表明,基于合力计算与分配的车辆横向稳定性控制可有效地提高车辆轨迹保持能力,改善低附着路面上车辆的稳定性,控制效果优于滑模变结构控制。     

基于横摆力矩的汽车稳定性控制策略

为提高车辆的横向稳定性,获得良好的操纵性能,利用ADAMS/car和MATLAB/simulink建立了以横摆角速度和质心侧偏角为控制变量的多级PID仿真模型,分别采用了单个车轮制动和单侧车轮制动产生附加横摆力矩的方式.通过蛇形试验验证了ESP控制器的有效性和对比了2种制动方式的控制效果.仿真试验表明：采用该ESP控制器可以很好地保持车辆的稳定性,采用单侧车轮制动产生附加横摆力矩的方式具有更快的控制速度和更好的控制效果.     

弯道路面车辆制动稳定性控制仿真研究

车辆在弯道路面行驶,由于离心力的作用,制动易导致车辆失去横向稳定性。本文分析了车辆弯道制动时ABS控制方法存在的不足,提出了车辆ABS与横摆力矩控制的协调控制策略。利用模糊控制原理设计了横摆力矩控制器,在车辆ABS的基础上,通过对车辆的横摆力矩控制和车轮滑移率的调节,实现了制动过程中对附加横摆力矩的动态调整,从而提高车辆在弯道路面上的制动稳定性,通过在低附着系数弯道路面上车辆制动力矩分配仿真验证了该控制方法的有效性。     

基于滑模理论的高速车辆侧风稳定性控制研究

针对高速车辆侧风稳定性问题,搭建了汽车多体动力学(multi-body dynamics,MBD)和计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)双向耦合平台,并基于该平台设计了一种侧风稳定性控制系统.该系统的上层控制器基于滑模理论计算出侧风干扰下的高速车辆为维持稳定所需的附加横摆力矩...     

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。     

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。     

独立轮驱动电动汽车驱动力分配策略仿真研究

为实现高速状态下驱动转向工况的车辆稳定性,采用层次化控制结构,上层控制器为运动控制器,计算总的纵向力和横摆力矩需求,其中计算横摆力矩采用滑模变结构控制方法;下层控制器为实现所需求的纵向力和横摆力矩,同时提高轮胎力利用率以增加横向操纵稳定裕度,并满足轮胎力极限、电机输出性能等约束条件,采用优化算法计算分配到各个车轮的驱动力。进行高速行驶汽车单移线仿真试验,验证本文提出的控制策略的性能。     

基于稳定度指标的分布式驱动车辆转向稳定性控制研究

针对装有轮毂电机的分布式驱动车辆,设计了一种车辆稳定性控制系统,该系统包括上层附加横摆力矩决策和下层转矩分配2个层次.基于滑模控制理论设计了上层β-ω联合控制器,并用修正的五参数菱形法划分车辆相平面的稳定域,基于此设计稳定度指标进行失稳判断与控制比例分配,下层基于动态载荷理论分配附加横摆力矩,优化了控制分配效果,在MA...     

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。