基于联合仿真的四轮转向汽车控制策略研究

基于四轮转向技术和模糊控制理论,提出一种新的四轮转向汽车后轮转角控制策略,即比例前馈加模糊反馈。在ADAMS/car模块中建立四轮转向整车多体动力学模型,并基于Matlab/Simulink依据控制策略设计了四轮转向汽车控制系统,由ADAMS与Matlab的数据接口实现了控制系统与整车动力学模型联合,对四轮转向汽车进行典型行驶工况的联合仿真试验。仿真结果表明:所设计的后轮转角控制器能使车辆很好地跟随理想转向模型,提高了车辆的操纵稳定性。     

四轮转向汽车操纵稳定性研究

为了研究转向工况对四轮转向汽车操纵稳定性的影响,基于Matlab/Simulink建立四轮转向汽车前轮转角比例前馈加横摆角速度模糊PID反馈控制模型,通过与Trucksim车辆模型和Simulink控制模型联合仿真,分别在低速和中高速下进行方向盘角阶跃输入离线仿真和方向盘正弦角输入实时仿真试验,与前轮转向汽车在相同工况下侧向加速度、横摆角速度以及质心侧偏角的仿真结果进行对比分析。试验结果表明:四轮转向控制仿真结果优于前轮转向结果,搭建的四轮转向前轮转角比例前馈加横摆角速度模糊PID反馈控制策略,能提高汽车低速转向时的操纵轻便性和机动性以及中高速转向时的操纵稳定性。     

车辆主动转向的变结构控制器设计

针对基于线控转向技术的四轮主动转向汽车,利用滑模变结构控制策略,以提高车辆在紧急避障和危险工况下运行的安全性.将实际车辆的前、后轮侧偏刚度及外部干扰视为有界的不确定性参数,利用确定性线性车辆模型作为理想跟踪目标,进行车辆主动转向的变结构控制器设计.人-车-路闭环系统仿真结果表明:当轮胎侧偏刚度摄动或有外部侧风干扰时,变结构控制的四轮主动转向汽车实现了转向零质心侧偏角和跟踪期望横摆率的控制目标,其双移线仿真最终路径偏差分别为0 m和0.05 m,被控车辆系统表现出了良好的路径跟踪性和在不确定影响下的鲁棒性,车辆的操纵稳定性与主动安全性得到了提高.     

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.      

ADAMS与PRO/E的结合在汽车四轮转向模式仿真中的应用

结合PRO/E ADAMS软件,建立汽车四轮转向系统模型,并对其进行运动仿真研究,其结果可为四轮转向系统的设计与开发提供依据.     

五轴汽车双相位转向性能对比分析

为满足多轴汽车低速转向灵活性和高速操纵稳定性,设计了双相位转向机构,并利用AD-AMS/VIEW建立了5轴汽车的仿真模型.通过仿真分析发现,当汽车同相位转向高速行驶时,质心侧向加速度和横摆角速度明显低于后轮不转向时的状态,降低了汽车发生侧翻和甩尾的可能性;当汽车逆相位转向低速行驶时,质心运动轨迹直径缩短12.9%,提高了机动灵活性.     

LGTD200Y型公铁两用电动牵引车转向控制策略

以LGTD200Y型公铁两用电动牵引车为对象,提出了基于4台直流无刷轮毂电机的控制方案,给出控制器总体设计思路.采用全轮转向方式,利用低速转向模型,计算了电子差速过程中随着转向角的变化四轮速度的变化,同时分析了滑移率/拖滑率与转矩的调节问题.给出了直线运行时四轮车速的协调方案,研究了电动牵引车转向与加减速处理方案.最后,利用Matlab软件进行了仿真试验,试验结果表明了电动牵引车控制器设计合理,电子差速控制策略正确,能够满足四轮独立驱动电动牵引车的行驶要求.     

线控转向系统的神经网络模型与模糊控制

采用魔术公式表达的轮胎模型,建立线控转向系统非线性三自由度整车动力学模型,该模型在整个轮胎侧偏角范围内有效,反映轮胎侧偏角超过5°后轮胎侧偏力与轮胎侧偏角的非线性特性,并采用BP神经网络训练模型。转向传动比采用模糊控制。结果表明：采用BP神经网络训练模型较好的映射了输入与输出的非线性关系,采用转向传动比模糊控制算法得到转向传动比随车速的变化规律,可较好的实现低速转向灵敏和高速转向稳定的控制目标。     

稳定土拌和机全轮转向系统试验及仿真研究

在分析稳定土拌和机全轮转向试验平台工作原理的基础上,对四轮转向各个工况进行试验,绘制出系统的伯德图,确定了系统的传递函数;利用MATLAB/SIMULINK软件对转向系统进行动态仿真.结果表明:系统具有的幅值裕度为13.4 dB,相位裕度为48.9°,显示该稳定土拌和机转向试验系统具有一定的储备;试验系统的响应速度较快...     

转向梯形断开点位置对汽车稳态转向特性的影响

汽车稳态转向特性是汽车操纵稳定性的最重要的性能指标.综合运用仿真和试验研究的方法,系统分析转向梯形断开点对汽车稳态转向特性的影响.研究结果表明:转向梯形断开点高度位置直接决定着车轮前束角随车轮跳动量的变化特性,所提出转向梯形断开点优化方案能极大地改善汽车稳态转向特性和降低轮胎磨损,同时不对汽车操纵稳定性的其它评价指标的产生不良影响.     

红旗轿车ABS的检测与维修

汽车防抱死制动系统（ABS）是汽车的一种主动安全装置,用于汽车制动时防止车轮抱死拖滑,以提高汽车制动过程中的方向稳定性、转向控制能力和缩短制动距离,充分发挥汽车的制动效能。介绍红旗轿车ABS的线路检测方法,轮速传感器、ABS故障警告灯和制动灯开关的故障检测和维修方法。     

半挂汽车列车高速变道稳定域估计

为改善传统稳定域在评价铰接列车非稳态转向稳定性方面的不足, 提出了一种适用于半挂汽车列车的高速变道稳定域的估计方法; 建立了包含Pacejka魔术公式的半挂汽车列车四自由度非线性动力学模型, 通过半挂汽车列车高速变道的仿真和实车试验对比验证了所建模型的有效性; 在构建车辆系统Jacobian矩阵的基础上, 应用特征根法分析了车辆在高速阶跃转向和正弦转向2种情况下的稳定性; 基于Lyapunov稳定性定理, 通过构建Lyapunov能量函数, 分析了车辆极限状态时的系统能量与能量变化阈值, 获得了车辆高速变道稳定域, 并利用半挂汽车列车30m·s-1变道试验验证稳定域。分析结果表明: 高速变道过程中车辆系统Jacobian矩阵特征根大于0, 但最终收敛至小于0, 系统仍可保持稳定; 车辆高速变道稳定域为近似凹形曲面, 能量越接近中心区的低点, 车辆系统越稳定, 而一旦接近甚至超过能量阈值, 车辆系统将临近或发生失稳; 在半挂汽车列车30m·s-1变道试验中, 当Lyapunov能量接近阈值3.863 6J时, 车辆系统处于临近失稳状态。可见, 确定的半挂汽车列车高速变道稳定域, 能够较好地表征车辆系统在高速瞬态连续转向状态下的稳定性, 可为半挂汽车列车操纵稳定性评价和控制提供有益参考。      

公路平曲线超高／反超高对车辆操纵的影响

为得到超高率对车辆方向控制的影响,以“道路-驾驶人-车辆”仿真系统为手段,以超高率／反超高率和行驶速度为试验变量,以小客车为仿真车型,以一条设计速度为30km／h的三级公路为试验对象,进行了三维路面上行车动力学的仿真试验．试验结果表明：①超高会减轻侧向力作用下轮胎的侧偏角,从而减低对方向盘角输入的需求;②超高会减小弯道上的轮胎拖距,并减弱前轮转动对车体的抬升作用,明显降低曲线行驶时的操舵矩,从而使操纵变得容易;③超高也会增加车辆的侧倾摆动（朝曲线内侧）,对于低速车辆,其摆动会更明显;④小半径曲线上的双向路拱或者反超高会增加转向需求,当车速较高时,其方向将难以控制．     

电控电动式4WS系统在现代汽车中的应用

介绍了电控电动式四轮转向(4WS)系统的基本组成结构及工作原理,对四轮转向系统的转向电机、整车驱动电机,以及传感器的选取做了较详细的介绍分析。在研究现有4WS电控技术的基础上,提出了在助力转向条件下前、后轮分别由电机驱动,同时由电控单元(ECU)监测控制的四轮转向技术。对未来四轮转向电控技术和发展趋势做了进一步的分析展望。     

电控电动式4WS系统在现代汽车中的应用

介绍了电控电动式四轮转向(4WS)系统的基本组成结构及工作原理,对四轮转向系统的转向电机、整车驱动电机,以及传感器的选取做了较详细的介绍分析。在研究现有4WS电控技术的基础上,提出了在助力转向条件下前、后轮分别由电机驱动,同时由电控单元(ECU)监测控制的四轮转向技术。对未来四轮转向电控技术和发展趋势做了进一步的分析展望。     

电液比例控制多轮独立转向技术研究

提出了进行多轮转向技术研究的重要现实意义.详细阐述了多轮独立转向系统总体设计思路和多轮独立转向控制策略,重点论述了基于CAN总线的电液比例控制多轮独立转向系统的构建.最后以本实验室四轮独立转向样车的试验情况验证多轮独立转向技术的可行性及实用性.     

五连杆非独立后悬架弹性转向特性

为研究五连杆非独立后悬架车辆的操纵稳定性,建立了含后轴弹性转向的线性三自由度操纵稳定性整车模型,运用频域法研究了后轴弹性转向对整车不足转向性能的影响.结果表明:左、右上拉杆的交点相对后轴中心的纵向位置及上拉杆衬套的刚度影响整车的不足转向特性.当上拉杆交点位于后轴之后1.65 m及上拉杆衬套的扭转刚度为1.5 kN.m/rad时,整车的不足转向特性较理想.试验与理论模型仿真结果趋势一致.     

基于串级控制的四轮转向车辆稳定车道线保持

针对四轮前后轮转向车辆的稳定车道线保持,提出集成直接横摆力矩和车道 线保持的串级控制策略.主控制器实现车道线保持控制;副控制器实现车辆稳定性控制. 主控制器的前轮转角作为副控制器的参考输入,计算期望滑移角和期望横摆率.后轮转角 和横摆力矩作为副控制器控制输入,基于LQ算法计算补偿后轮转角和横摆力矩,实际滑 移角和实际横摆率跟踪期望滑移角和期望横摆率.在副控制器车辆稳定性控制基础上,主 控制器实现准确地车道线保持控制,保证车辆在车道内安全行驶.实验结果表明,实现准 确车道线保持,并保证车辆的稳定性和操纵性.     

山区高速公路立交出口匝道区域可变限速研究

基于山区高速公路立交出口匝道区域线形指标偏低、气候变化频繁的特点,在限速管理上,提出“匝道动态限速,主线联动限速”的可变限速策略。匝道的限速值是依据车辆横向稳定性和停车视距两个约束条件,并考虑路面附着系数和道路能见度的动态变化特性进行确定。主线受出口匝道影响路段的限速值是依附匝道圆曲线路段限速值和实际减速车道长度进行确定。在参数取值的探讨中,区分了纵向附着系数和横向附着系数的不同影响。研究成果可以为山区高速公路的运营安全管理尤其是限速管理提供借鉴。     

联合工况的车辆动力学仿真

建立了整车的模型,用Matlab软件对车辆在不同车轮转角、不同车速及不同制动力矩情况下的动力学进行了仿真。仿真结果表明:随着车轮转角及车速的增大,车辆横摆角速度峰值、横向速度峰值增大;过大的制动力矩将使车辆横向侧滑加剧及使横摆角速度峰值变大,车辆在联合工况下的稳定性变差。仿真为车辆在联合工况下的建模和控制提供了参考。