基于模糊控制技术的汽车制动稳定性仿真研究

针对汽车在转弯制动时出现的制动距离过长和侧向路径偏离状况,提出了利用两侧轮胎制动力差产生的横摆力矩控制汽车侧向路径偏离的控制策略,设计了模糊控制器.仿真研究表明,利用所提出的横摆力矩模糊控制策略能减少汽车在弯道路段制动时的侧向路径偏离距离,使汽车在制动时能保持预期轨迹,提高了汽车的制动安全性和稳定性.     

基于分层控制的车辆主动制动稳定性分析

为提高车辆行驶的主动安全性,引入分层控制思想。建立名义横摆角速度和名义质心侧偏角为输出的线性二自由度车辆模型。基于线性二次型调节器设计上层控制器,得到附加横摆力矩,采用差动制动原理,设计中层控制器对附加横摆力矩进行分配,根据中层控制器分配的附加横摆力矩计算滑移率增量,基于PID控制理论设计下层滑移率控制器,以控制车轮的制动压力;最后联合MATLAB／Simulink和CarSim进行鱼钩转向和双移线转向仿真试验。结果表明,采用分层控制能够有效地提高车辆行驶的主动制动稳定性。     

新型防抱死制动系统(E-ABS)的应用研究

介绍了一种新型的电动防抱死制动系统（E－ABS），并对简化的汽车制动模型运用PID控制器及Fuzzy-PID控制器进行仿真试验，仿真结果表明这两种控制器能取得较好的控制效果。     

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.     

主动前轮转向的操纵稳定性研究

汽车的主动前轮转向作为汽车主动控制的一个重要组成部分,可以改善车辆的操纵稳定性;横摆角速度与质心侧偏角作为表征车辆操纵稳定性的2个主要指标,可以作为车辆处于稳定状态的参考。基于模型预测控制方法,在汽车线性二自由度模型的基础上,使用相同工况下理想的横摆角速度与质心侧偏角作为参考,设计了模型预测控制器,将二自由度汽车模型与CarSim整车模型进行了联合仿真。结果表明:模型预测控制方法相对PID控制方法更能有效地提高汽车的主动安全性。     

基于Simulink的汽车稳定控制系统仿真研究

为了解决汽车行驶中的某些因素引起的失稳问题,在对汽车的失稳原因和控制方法的分析和研究的基础上,设计了以横摆角速度和质心侧偏角为控制量和失稳判据,以车轮的差动制动为控制手段的汽车稳定性控制系统。并分别设计了模糊 PID控制器和神经网络控制器,运用MAT-LAB/Simulink软件在7自由度汽车模型上进行了仿真。结果显示在危险状态下该控制策略能有效保持汽车轨迹对转向操作的跟随,该控制策略可靠有效。     

汽车电子感应制动模糊自整定PID参数控制

为了改善由电子感应控制汽车制动系统的性能,研究了汽车感应制动模糊自整定PID参数控制的方法.采用一阶延迟模型近似的曲线最小二乘拟合方法和最优PID控制器经验公式,依据单一路面下汽车感应控制的制动控制效果,确定PID的3个参数初值,设计了模糊PID参数调节器,并在单一路面和变化路面上,使用Matlab/Simulink软件,对模糊自整定PID参数控制的汽车电子感应制动系统进行仿真.结果表明:估计的纵向附着系数与设定的理想附着系数之间误差较小,当制动初速度为160 km/h时,在单一路面上,误差为-0.71~0.14,制动距离为114.5 m,制动时间为5.28 s;在变化路面上,误差为-0.71~0.15,制动距离为128.61 m,制动时间为7.625 s.     

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无论是经典还是现代控制理论,大多是建立在线性系统基础上,目前对非线性系统还没有比较成熟的理论.常规PID控制在对象变化时,控制器的参数不能自动修改适应.将模糊控制与PID控制相结合,利用模糊推理方法实现对PID参数的在线自整定,设计了一种模糊自适应PID控制器.在分析汽车模型的基础上,采用PID控制、模糊自适应PID控制两种方法,联合Simulink软件分别对汽车的防抱死制动系统（ABS）进行刹车运动仿真研究,极大地提高了模糊控制方法和PID控制算法的应用性能.结果表明,模糊自适应PID控制方法可以达到更好的制动效果,提高了系统的动态性能和安全性能.     

车辆ABS参数自调节模糊PID控制仿真

通过一个单轮车辆模型对ABS(antilock braking system)进行数学建模,将模糊控制理论与传统PID控制理论相结合,构造出满意的参数自调节模糊PID控制器;在不同路面下对所建立的汽车ABS数学模型进行仿真,并与传统PID控制下的ABS系统进行比较。仿真结果表明:基于参数自调节模糊PID控制器的ABS系统能实时地对参数进行调节,其制动性能优于PID控制器;无论是在干路面还是在湿路面、冰雪路面下,都能使车轮工作在最佳滑移率附近,缩短制动距离并有效的改善制动时的方向稳定性。     

电动车辆对开路面再生制动仿真研究

分析电动车辆在对开路面上紧急制动时的整车受力情况,在前后轴制动力比例分配情况下,对比分析左右轮制动力分别采用低选控制、独立控制和修正独立控制3种不同制动控制策略时的制动稳定性、制动距离和制动能量回收效率。仿真结果表明,采用修正独立控制策略的电动车辆在对开路面上紧急制动时能降低横摆力矩、横摆角加速度和制动距离,且具有较高的制动能量回收效率。     

不同车辆工况对协同自适应巡航控制车队行驶安全的影响

基于横向控制器和纵向控制器模型,包括校正的预瞄驾驶员模型、加速度控制模型、节气门控制模型和制动器控制模型,建立Matlab/Simulink 和CarSim 车辆联合仿真平台,并对其可行性进行分析与验证.利用平台分别仿真协同自适应巡航控制(Cooperative Adaptive Cruise Control, CACC)车队车辆紧急刹车,通信延时,起步加、减速工况和车队前方插入换道车辆4 种情况下CACC车辆的行驶状况.仿真发现：紧急刹车时车队能够实现较好的紧急避撞;在通信延时的情况下,车队仍能保证行车安全;车队起步、减速工况运行较平稳,但加速度并不平稳,不利于车队后方车辆的乘坐舒适性;车队对前方插入不同速度的车辆能够及时响应并最终恢复安全行车间距.     

不同车辆工况对协同自适应巡航控制 车队行驶安全的影响

基于横向控制器和纵向控制器模型,包括校正的预瞄驾驶员模型、加速度控制模型、节气门控制模型和制动器控制模型,建立Matlab/Simulink 和CarSim 车辆联合仿真平台,并对其可行性进行分析与验证.利用平台分别仿真协同自适应巡航控制(Cooperative Adaptive Cruise Control, CACC)车队车辆紧急刹车,通信延时,起步加、减速工况和车队前方插入换道车辆4 种情况下CACC车辆的行驶状况.仿真发现：紧急刹车时车队能够实现较好的紧急避撞;在通信延时的情况下,车队仍能保证行车安全;车队起步、减速工况运行较平稳,但加速度并不平稳,不利于车队后方车辆的乘坐舒适性;车队对前方插入不同速度的车辆能够及时响应并最终恢复安全行车间距.     

基于MPC 的大型车辆防侧翻控制方法

大型车辆由于其具有重心位置较高、质量较大且轮距相对较窄等特点,比其他车辆更易发生侧翻事故.本文通过建立大型车辆三自由度动力学模型,采用LTR侧翻评价指标,对侧翻状态进行预测.进而基于模型预测控制（Model Prodictive Control,MPC）方法建立车辆防侧翻控制系统的状态空间方程,并以侧偏角和横摆角速度作为状态变量,通过差速制动方式对车辆施加横摆力矩以保持行车稳定性.通过Trucksim 与MATLAB/ Simulink 联合仿真实验,对该控制算法在典型工况下进行验证.结果表明,防侧翻控制系统能有效抑制车辆发生侧翻,保障行车安全,且侧翻控制的实时性和有效性满足要求.     

车辆换道纵横向耦合控制

基于车辆纵横向动力学耦合模型,研究了自动化公路系统车辆换道纵横向耦合控制.假定换道过程中车辆横向加速度满足梯形约束,根据期望换道轨迹计算车辆换道时的期望横摆角和横摆角速度,依靠车载传感器获得车辆横摆角速度信息.采用有限时间滑模趋近律,设计了车辆换道纵横向耦合变结构控制规律.基于李雅普诺夫稳定性理论,对控制系统的稳定性进行了分析,得到了系统渐进稳定的充分条件.仿真结果表明:采用该控制规律,车辆在纵向速度变化的情况下能够良好地跟踪期望换道轨迹,跟踪误差小于0.06 m.     

预瞄信息空气悬架汽车在加速/制动工况下的LQG控制

建立了基于空气悬架的1/2车辆加速/制动系统模型,通过轴距预瞄在后轮处提前预测路面不平度;设计了基于轴距预瞄控制算法的加速/制动最优控制器;进行了白噪声仿真分析。仿真结果表明:与被动空气悬架加速/制动系统相比,基于轴距预瞄控制的主动空气悬架加速/制动系统能有效降低车辆振动。与最优控制空气悬架加速/制动系统相比,质心加速度和后轮对应处的车身加速度、悬架动行程、轮胎动载均有显著减小,较好的改善了车辆在加速/制动时的平顺性和操纵稳定性。