大扭矩商用车EPS系统回正补偿策略研究

车辆回正控制是决定转向系统好坏的一个重要因素。针对新能源大扭矩商用车存在回正不足或回正超调问题,文章提出了基于多种群遗传算法（MPGA）优化的模糊比例-积分-微分（PID）控制算法,建立了电动助力转向（EPS）系统动力学模型、方向盘转角估计模型与回正补偿控制策略,根据估计的方向盘转角确定电机的期望输出扭矩,以此确定电机电枢电压,从而实现回正补偿。利用MPGA优秀的全局寻优性能,对模糊PID控制器参数进行优化。经Simulink仿真试验证明,提出的基于MPGA优化的模糊PID控制算法,相较于PID控制与模糊PID控制,回正性能得到改善。     

多轴车辆第三轴电控液压转向控制系统设计

多轴车辆转向时后轮不随动转向容易造成后轮偏磨,针对某款8×2多轴车辆,开发出一种电控液压转向技术,前后车轮的转角关系通过阿克曼转角关系得到。为提高转向系统的稳定性,控制器采用PID闭环控制。经过台架试验及实车试验,多轴车辆转向效果良好,后轮无磨损。证明这种电控液压转向技术用在多轴车辆上是完全可行的,解决了8×2多轴车辆的第三轴轮胎在转向时的偏磨问题。     

四轴车辆全轮转向之自动模式研究

在第2轴转角比例于第1轴转角,第3轴转角比例于第4轴转角的条件下,从理论上分析了全轮转向与双前桥转向之间的差异。接着以质心侧偏角为零,设计了控制器一和控制器二两种控制器,并再次分析了双前桥转向、带控制器一的全轮转向和带控制器二的全轮转向三者之间的区别与联系,为四轴车辆的全轮转向技术的研究提供了理论参考。     

基于LQR双PID的智能电动汽车轨迹跟踪横纵向协同控制

为提高智能电动汽车(IEV)轨迹跟踪精度和稳定性,提出了一种考虑前馈控制和转角补偿的线性二次调节器 (LQR) —双比例-积分-微分 (PID)横纵向协同控制方法.设计了LQR横向控制器、前轮转角补偿控制、纵向双PID控制器,得到驱动或制动力输出到车辆模型.在Carsim和Matlab/Simulink环境下搭建了系统...     

乘用车电动助力转向系统建模与设计

提出了汽车电动助力转向系统的控制日标,并分析总结出不同工况下的控制策略.建立了电动助力转向系统模型,结合电动助力转向系统特性设计了带有串联校正的PID控制器.通过在助力控制策略下的仿真,验证了助力特性、校正方案和转向盘转角估算算法的正确性.试验结果表明,系统实际助力特性与理想助力特性之间基本一致.     

整体式转向梯形机构优化

运用一种精度较高、计算较简单的平面分析方法去优化某小型货车的转向梯形机构,该方法对内、外侧转向轮转角差的评价更贴合实际情况。并区分实际梯形转角差与Ackerman转角差的大小,利用MATLAB优化工具箱对该小型货车的转向系统进行了优化。通过优化,转向梯形机构得到了改进,并证明了优化方法的可行性。     

线控转向系统转角反步控制算法研究

为实现商用车线控转向,设计一套新的线控转向系统架构及其转角跟踪控制算法。新的线控转向系统采用丝杠螺母结构中的丝杠直接控制纵拉杆,螺母通过带轮机构被电机驱动。对线控转向系统结构进行运动学分析,推导转向系统可变传动比,采用前轮转角为状态变量,建立线控转向系统二阶动力学模型。基于转角跟踪目标,采用反步控制算法,设计线控转向系统转角跟踪控制器,通过反馈系统线性化处理系统参数不确定和环境干扰问题,实现准确的目标转角跟踪,并建立李雅普诺夫函数,证明了采用反步控制的线控转向系统是渐进稳定的。搭建采用“丝杠螺母+带轮机构”架构的线控转向实车底盘测试台架,选取蛇形和混合工况进行控制算法验证。研究结果表明：与滑模控制算法的测试结果对比可知,反步控制算法绝对平均跟踪误差值降低了71.88%~79.57%,跟踪误差标准偏差值降低了71.32%~78.50%;线控转向系统反步控制转角跟踪算法能够减少系统收敛到原点的时间,抑制系统的抖振,提高车辆线控转向系统转角跟踪的操纵灵活性。     

线控双电机转向系统滑模同步控制及其硬件在环仿真

为了满足高等级自动驾驶转向执行机构的高安全性需求，研究一种采用冗余双电机转向执行机构的线控转向系统，针对双电机在转角伺服控制过程中存在的不同步问题，提出一种基于滑模控制的同步控制策略。首先，对采用冗余双电机转向执行机构的线控转向系统进行结构原理的分析，建立线控系统转向执行机构模型和车辆二自由度模型；然后，为实现转向执行机构的转角伺服控制，在位置、速度、电流的三闭环控制策略的基础上设计速度同步控制器。为解决2个转向执行电机运行过程中存在的速度不同步问题，采用滑模控制方法，将2个电机的转速差值作为控制器的输入量，得到双电机电流的补偿量，并将其叠加至双电机的目标电流中。同时，将上述控制策略与传统PID控制进行对比仿真试验，验证了基于滑模同步控制的线控双电机执行器能够更好地协调双电机的转速，实现双电机同步运行。最后，搭建线控转向硬件在环试验台，对所设计的控制策略的有效性进行验证。结果表明：所设计的双电机线控转向系统滑模同步控制策略能够在实现转角伺服控制的同时，减少双电机的速度不同步现象，保证线控转向系统转角伺服的同步性能。     

基于RBF网络高速避让汽车操纵逆动力学研究

给出3自由度角输入避让转向驾驶员-汽车闭环模型,采用均匀设计方法安排汽车在高速下进行双移线避让试验,通过组合驾驶员模型中三个不同参数对闭环模型进行正解得到用于RBF网络的训练样本,建立汽车横摆角速度、侧向加速度及车身侧倾角与转向盘转角及角速度的映射关系。所建立的RBF网络能以汽车横摆角速度、侧向加速度及车身侧倾角共同识别转向盘转角及角速度,仿真结果表明该方法具有运算速度快、识别精度高等优点。     

考虑不确定扰动的主动后轮转向动力学控制与试验研究

针对在复杂工况及不确定扰动下主动后轮转向系统角度高精度跟踪控制及抗干扰问题,首先采用可调长度电控束角杆的主动后轮转向机构实现主动后轮转向动作,并对该系统建立其非线性动力学模型。然后,基于动力学模型分析设计主动后轮转角改进自抗扰跟踪控制方法,利用扩张状态观测器对外部和内部扰动进行观测并将扰动补偿到控制器中,以实现高精度角度控制和抗干扰能力。最后,通过试验证明,本文中采用的可调长度电控束角杆转向机构以及改进自抗扰跟踪控制方法能在不确定负载扰动下实现较高精度的角度跟踪控制,并与常规PID控制相比,改进自抗扰控制方法具有较强的鲁棒性和抗干扰性。     

驾驶机器人车辆的多模式切换控制

为实现不同驾驶工况下精确的车速与轨迹跟踪,提出了一种驾驶机器人车辆多模式切换控制方法。通过分析驾驶机器人操纵自动挡车辆踏板与转向盘的运动,建立了驾驶机器人加速与制动机械腿和转向机械手的运动学模型和车辆纵横向动力学模型。在此基础上,设计了加速/制动机械腿切换控制器、模糊PID/模糊PID+Bang-Bang车速切换控制器和模糊PID/模糊PID+Bang-Bang转向切换控制器。加速/制动机械腿切换控制器以目标车辆加速度为切换规则,协调控制加速和制动机械腿,车速切换控制器以车速误差作为Bang-Bang控制器的模式决策准则和模糊PID控制器的输入,转向切换控制器以轨迹跟踪侧向误差作为Bang-Bang控制器的模式决策输入,并以当前与下一个控制时刻横摆角速度之差作为模糊PID控制器的输入。仿真和试验结果验证了所提出方法的有效性。     

整体式梯形转向机构最优区域值计算和优化

为了得到整体式梯形转向机构尺寸的最优值,结合其工作特性进行了数学模型建立与优化分析。在以往以外侧车轮实际转角与理论转角误差为目标函数的基础上,提出了以汽车实际瞬心位置与阿克曼瞬心位置的误差为目标函数,使实际瞬心位置在理论瞬心位置附近波动的最大值最小,从而优化转向梯形机构的相关尺寸参数,进一步得到更接近理想的阿克曼转向机构。通过数值方法,模拟了瞬心位置曲线,以梯形杆长作为优化目标,并以位置误差最小化作为目标函数,得到了机构杆长最优区域值。在得到的计算区域里选取数值计算与理论数学模型计算进行结果对比,认为最优区域是存在的。通过引入已有计算参数,在得到的最优区域里选配合适的机构杆长尺寸,进一步绘制出理想的优化后转向机构外侧车轮转角误差和瞬心位置误差的偏差曲线,对方法进行了验证。结果表明:在最优区域内选取转向机构的杆长进行数值计算是合理的;外侧车轮转角误差最大值不超过0. 45°,误差在2%以内,同时,瞬心位置误差最大值不超过40 mm。整体式梯形转向机构最优区域值计算方法为该类优化问题提供了一种全局最优解,并为梯形转向机构的设计提供了规范性的指导与依据。     

驾驶机器人车辆的多模式切换控制EI北大核心CSCD

为实现不同驾驶工况下精确的车速与轨迹跟踪,提出了一种驾驶机器人车辆多模式切换控制方法。通过分析驾驶机器人操纵自动挡车辆踏板与转向盘的运动,建立了驾驶机器人加速与制动机械腿和转向机械手的运动学模型和车辆纵横向动力学模型。在此基础上,设计了加速/制动机械腿切换控制器、模糊PID/模糊PID+Bang-Bang车速切换控制器和模糊PID/模糊PID+Bang-Bang转向切换控制器。加速/制动机械腿切换控制器以目标车辆加速度为切换规则,协调控制加速和制动机械腿,车速切换控制器以车速误差作为Bang-Bang控制器的模式决策准则和模糊PID控制器的输入,转向切换控制器以轨迹跟踪侧向误差作为Bang-Bang控制器的模式决策输入,并以当前与下一个控制时刻横摆角速度之差作为模糊PID控制器的输入。仿真和试验结果验证了所提出方法的有效性。     

基于蒙特卡罗方法的汽车双前桥转向机构稳健分析

应用蒙特卡罗方法对某重型汽车双前桥六杆转向机构进行了稳健性能分析。以前、后桥转向梯形机构转角以及中间摇臂转角误差最小为优化目标,以转向梯形机构、中间摇臂的13个结构参数为设计变量,以各机构的转角误差、尺寸限制等为约束条件建立双前桥转向机构数学模型;应用蒙特卡罗方法分析了采用确定性优化方法所得结果的稳健性能。     

四轮独立转向电动汽车转向控制方法

本文中对四轮独立转向电动汽车的转向控制方法进行研究。首先,基于前轮转向车辆的理想横摆角速度模型,建立四轮独立转向2自由度动力学模型。接着,以四轮侧偏角之和绝对值最小化作为优化目标函数,以质心侧偏角为零和理想横摆角速度作为约束条件,采用线型优化算法求解系统前馈控制器。再以轮胎侧偏角和横摆转矩为输入建立线性控制模型,运用最优区域极点配置方法设计反馈控制器。最后,建立人-车-路闭环仿真系统,分别进行双移线道路仿真实验和对开路面上的行驶仿真实验。结果表明,控制器能根据路面附着情况分配各轮转角,保证车辆跟踪理想状态。实车双移线实验进一步验证了控制器对车辆理想状态良好的跟踪精度。     

四轮独立驱动电动车转向助力模糊控制方法研究

为了提高四轮独立驱动(4WID)电动车的转向轻便性,采用模糊控制方法对转向轮的力矩分配进行研究。通过对4WID电动车的转向和助力过程进行分析和标定,设计了以转向盘转角和转角变化率作为输入语言,左、右转向轮力矩差作为输出语言的前轮转向力矩分配模糊控制器,并利用双纽线实车试验对该方法进行验证。结果表明,车辆转向时转向轮力矩和滑动率得到有效控制,转向盘转矩减小,达到了助力转向的效果。     

基于模糊自适应PID的智能车辆路径跟踪控制

选取车辆当前位姿和参考位姿来构造车辆的动态位姿误差,建立车辆路径跟踪闭环控制系统的Simulink仿真模型,并设计了模糊自适应PID控制器,利用模糊推理的方法,对PID控制器的参数进行自动调整。利用常规PID和模糊自适应PID控制算法分别进行仿真实验。仿真结果表明,模糊自适应PID改善了控制器的动态性能且具有较好的自适应能力。     

基于ADAMS的汽车后轮转向机构优化设计

为了减小在车轮跳动时后轮转向机构与悬架之间的运动干涉、后轮摆振以及车轮磨损,提出了通过建立后轮转向机构的动力学虚拟模型。直接以减小转向拉杆和悬架的运动不协调偏差量为目标函数的优化设计方法,计算后轮在不同转角下的运动偏差量,得到合理的后轮转向机构布置方案,为后轮转向机构的设计提供一定参考。     

电动助力转向系统回正控制算法研究

提出了一种电动助力转向系统回正控制算法以提高转向盘的回正性。开发了一种基于转向盘转角估计的PID控制算法，该控制算法不需要转向盘转角或者电动机转速传感器，降低了控制系统的成本。同时，对提出的控制算法进行了仿真，并与其它回正控制算法的试验进行对比，结果证实此算法可提高转向盘的回正性和稳定性。     

基于多目标SMC汽车转向稳定性研究

为提高汽车转向稳定性,针对主动前转向(AFS)系统提出了一种基于可变传动比转向系统(VGRS)的多目标滑模控制(SMC)策略。首先依据AFS系统工作原理,建立了VGRS执行器数学模型,构建了控制器输出转向角与实际前轮转向角之间的关系。然后以双自由度汽车控制模型为基础,运用滑模变结构控制原理,设计了以侧滑角和偏航率为控制变量的滑模控制器,分析了该控制系统的稳定性。最后利用MATLAB和Simulink软件,在仿真平台上分别进行开环和闭环转向稳定性控制的仿真试验,结果表明,与模糊PID策略相比,SMC策略中的侧滑角和偏航率均有所降低,表明SMC策略能有效提高汽车转向稳定性。