基于状态反馈的四轮转向汽车最优控制研究

针对四轮转向汽车传统模糊PID控制算法控制效果及稳定性差等缺点,在四轮转向二自由度模型基础上考虑车身的侧倾及轮胎的非线性特性,建立三自由度非线性模型.在此基础上,利用最优控制理论设计了基于车辆状态反馈的最优控制器,并在阶跃、脉冲和蛇形等典型试验工况下,与传统的前轮转向汽车和模糊PID控制下的四轮转向汽车进行操纵稳定性仿...     

分数阶PID控制的四轮转向系统研究

为了提高四轮转向汽车的操纵稳定性,提出了一种基于分数阶PID横摆角控制策略。通过控制汽车实际横摆角速度与理想横摆角速度差值,优化汽车操作稳定性相关评价指标。分析了汽车四轮转向系统的动力学特性,利用MATLAB/Simulink建立了基于分数阶PID横摆角控制系统。通过对该系统进行数值仿真,获得了汽车操作稳定性各评价指标的响应曲线,将其与其他控制策略下的相应曲线及前轮转向系统的相应曲线进行对比,结果表明:采用分数阶PID横摆角控制策略,四轮转向汽车的质心侧偏角基本为零,横摆角速度与前轮转向汽车的横摆角速度基本一致,其操纵稳定性得到了提高。     

线控转向前轮转角控制策略研究

针对线控转向技术中汽车高速转向的稳定性问题,采用基于理想传动比的前馈和基于状态跟踪的反馈补偿的控制策略对前轮转角进行了研究,以确定不同车速下的最佳前轮转角,实现车辆的安全转向。前馈控制中理想传动比是采用分割速度区间的方法确定,反馈补偿控制是采用以横摆角速度和质心侧偏角为状态变量的线性二次最优控制,并运用虚拟样机技术,在高速、低附着路面工况下进行联合仿真,验证了控制策略的可行性和稳定性。     

4WID-4WS-EV纵向驱动与横向稳定性联合控制

针对研制的四轮独立驱动四轮转向电动样车,提出了纵横向联合控制策略。基于对整车及轮胎的动力学分析,提出纵向驱动力等状态控制策略,设计了最优控制器;对线控转向二自由度单轨汽车模型进行运动分析,以前轮转向车辆为基础,获取理想横摆角速度,设计了控制前后轮转角和横摆力矩的前馈控制器,并运用最优控制理论设计了反馈控制器,以提高系统响应速度和对摄动的鲁棒性;基于Adams和MATLAB软件环境建立了整车机械动力学模型及控制器模型,进行了纵横向联合仿真分析,并与传统两轮转向等力矩控制策略进行对比,结果表明,所提出的联合控制策略具有较好的控制效果。     

四轮转向车辆的直接横摆力矩控制研究

以四轮转向汽车为研究对象,建立七自由度车辆模型、轮胎模型、理想跟踪模型;设计直接横摆力矩和四轮转向相结合的车辆稳定性控制策略。以跟踪理想的质心侧偏角和横摆角速度为控制目标,设计滑模控制器产生车辆转向所需的横摆力矩和后轮转角,按单侧制动的方法将产生的横摆力矩分配到车辆的四个车轮上,通过制动力矩的分配以及转向角的修正,使车辆转向行驶时的横摆角速度和质心侧偏角跟踪理想模型。针对七自由度模型,在Matlab/Simulink中与比例控制四轮转向进行阶跃输入和正弦输入两种工况下的时域仿真对比。仿真结果表明,基于直接横摆力矩和四轮转向相结合的的控制策略有效减小了质心侧偏角,横摆角速度对理想值有很好的跟踪,提高了车辆的操纵稳定性,同时验证了横摆力矩分配的有效性。     

基于ADAMS和Matlab的四轮转向汽车控制系统联合仿真研究

在ADAMS/CAR中建立四轮转向汽车整车模型,基于Matlab的Simulink模块依据比例控制与模糊控制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。通过完成汽车双移线和角阶跃输入测试,得到四轮转向汽车仿真结果,并与普通的前轮转向汽车和理想值作对比分析。结果表明:在典型工况下,四轮转向汽车能明显减小转向时的横摆角速度与质心侧偏角,提高汽车的操纵稳定性与安全性。     

矩阵摄动法在四轮转向汽车运动稳定性分析中的应用

在驾驶员 四轮转向汽车闭环操纵系统动力学模型的基础上 ,应用非对称特征值问题的矩阵摄动理论 ,给出驾驶员 四轮转向汽车闭环操纵系统运动稳定性对汽车结构参数和四轮转向系统控制参数的灵敏度和多个参数同时变化时的摄动量 ,并与前轮转向汽车的结果进行了比较。仿真结果表明 ,本文方法可以为汽车操纵稳定性的优化设计提供理论基础     

基于四轮转向与直接横摆力矩的汽车稳定性研究

通过对汽车行驶状态的分析,分别在Simulink和CarSim中建立理想二自由度四轮转向汽车模型和整车模型。在Simulink中建立控制策略,以前轮转角比例控制的方式控制后轮转角;以车辆质心侧偏角和横摆角速度作为控制量,基于模糊控制理论,计算出所需附加横摆力矩,通过所设计的分配策略确定施加在前后车轮的制动力矩。利用CarSim和Simulink搭建联合仿真平台,进行低速角阶跃实验和高速单移线实验,并与前轮转向和其他控制策略下的仿真结果对比分析。仿真结果表明,所设计的控制策略使汽车的质心侧偏角和横摆角速度始终保持在理想值的附近,提高了汽车的灵活性和稳定性。     

四轮独立转向/独立电驱动汽车四轮转向与横摆力矩集成控制研究

四轮独立转向/独立电驱动汽车具有四轮转角、四轮驱动力矩独立可控的优势,易于实现整车集成控制,针对其驱动转向集成控制问题,论文研究了四轮转向与横摆力矩的集成控制方法。采用比例四轮转向控制方法,建立二自由度参考模型,应用最优控制理论设计了四轮转向与横摆力矩集成控制器,通过对后轮附加转角控制和驱动力矩合理分配提高汽车操纵稳定性。应用CarSim与Matlab/Simulink搭建了整车模型、编写了控制程序,选取紧急避障双移线工况进行了仿真试验验证。试验结果表明研究的四轮独立转向/独立电驱动汽车集成控制方法能够保证汽车在紧急转向工况下具有良好的操纵稳定性。     

基于人群搜索优化PID控制的汽车四轮转向研究

为了提高汽车行驶的稳定性,通过建立两自由度双轮车模型对四轮转向车辆进行了研究。由车辆的力学性质列出了状态空间方程,通过传递函数矩阵及应用z变换进行了MATLAB编程。将车辆质心侧向速度和横摆角速度联合为适应度函数,应用人群搜索算法对后轮的转向输入进行了PID参数优化整定。通过驾驶员前轮角阶跃转向和后轮PID控制转向的仿真,进行了四轮转向算法验证,并与前轮转向进行了对比,仿真结果表明人群搜索算法优化的PID控制四轮转向使车辆具有较好的操纵稳定性。     

基于神经网络三自由度非线性四轮转向汽车控制仿真

为了改善四轮转向汽车的操纵稳定性,建立包含轮胎的非线性三自由度车辆模型,通过神经网络训练得到后轮控制器,利用神经网络控制器联合PID控制,分别与前轮转向、比例转向控制、横摆角速度反馈控制进行时域仿真对比。仿真结果表明:神经网络控制器联合模糊PID控制可以有效的控制车辆的质心侧偏角,减少横摆角速度的瞬态响应增益,缩短稳定时间,从而提高了车辆低速时的机动性和高速转向的稳定性,提高了运行车辆的安全性、平稳性。     

四轮独立转向车辆控制策略研究和操纵动力学仿真

建立了两自由度四轮独立转向(4WIS)车辆系统模型,根据四轮独立转向零稳态质心侧偏角控制策略和前轴中心虚拟转角为控制参数,推导了独立四轮转角的函数表达式;Simulink仿真结果表明,其低速机动性能和高速操纵稳定性能与前轮转向(FWS)车辆都有较大提高。与比例四轮转向车辆(4WS)相比,其低速机动性能有所提高而高速操纵稳定性能相近。     

主动前轮转向横摆稳定性模糊控制系统设计

提出了一种基于主动前轮转向横摆稳定性控制方法,以横摆角速度和质心侧偏角为控制目标。采用鲁棒性较强的模糊控制方法对汽车稳定性进行控制。建立了整车线性二自由度模型,以反馈系统中的误差信号及其变化率作为模糊系统的输入设计了模糊控制器,通过控制横摆力矩来实现车辆稳定性的控制。对转向盘阶跃输入信号和正弦输入信号两种工况分别进行了仿真研究。通过分析仿真结果,该控制方法能有效地控制车辆横摆角速度和质心侧偏角,提高车辆转向时的稳定性,同时能有效的降低驾驶员的操纵负担。     

4WS汽车虚拟模型的闭环控制动力学仿真

利用机械系统仿真软件ADAMS建立了一种新设计的四轮转向(4WS)汽车的整车虚拟模型;利用MATLAB/Simtdink建立了4WS汽车的控制策略;通过ADAMS与MATLAB／Simtdink交互式联合仿真,研究了闭环控制下4WS汽车的瞬态和稳态操纵动力学特性。另外,仿真比较了基于横摆角速度多状态最优控制方法下、不同底盘结构参数对车辆操纵稳定性的影响。     

线控转向车辆转向控制策略研究

建立了线控转向系统的数学模型,对前轮转角采用基于理想变传动比的前馈控制和期望横摆角速度反馈控制的动态校正控制算法,从而确定合适的前轮转角,实现前轮主动转向,在一定程度上减轻驾驶员负担。通过对两种附着系数路面进行仿真研究,可以得出采用该控制策略可以缩短车辆的反应时间,减小质心侧偏角稳态值及超调量,使线控转向车辆转向更加平稳,提高抗干扰性,改善车辆的操纵稳定性。     

后轮主动转向汽车前馈控制器研究对比分析

分析了后轮主动转向汽车的转向响应特性。在汽车二自由度车辆模型的基础上建立了两种不同的控制策略,通过仿真软件Carsim与Matlab/Simulink进行联合仿真,对两种前馈控制器的有效性进行对比分析。     

汽车主动四轮转向系统的解耦自适应控制研究

首先针对二自由度四轮转向汽车的耦合性质,对其进行了状态反馈解耦,然后应用基于李雅普诺夫稳定性原理的模型参考自适应方法设计了主动四轮转向控制系统。仿真结果表明,基于解耦自适应控制的主动四轮转向汽车能够很好的跟随参考模型的响应,具有良好的瞬态和稳态转向特性。     

基于转矩协调分配的分布式驱动电动汽车稳定性控制

提出一种基于车轮转矩优化分配的层次化车辆稳定性控制方法,用于分布式驱动电动汽车的操纵稳定性控制。建立八自由度车辆模型,分三层设计控制系统,上层控制器以质心侧偏角和横摆角速度为状态变量,采用积分二自由度控制模型,引入虚拟控制解耦两控制变量,计算车辆稳定的等效横摆力矩;中层采用线性二次型方法,优化分配前后轮转向角和轮胎纵向力;下层控制器设计滑模滑移率控制器,完成定滑移率下的车轮转矩再分配。仿真结果表明,该控制系统在高速极限工况下能充分利用轮胎的附着潜力,实现车轮转矩的协调分配,提高车辆的操纵稳定性;当执行机构出现故障时,系统能有效重构并实现控制量再分配,提高车辆的安全性。     

四轮转向车辆稳定性控制器优化设计

基于横摆角速度跟踪控制理论设计了四轮转向车辆稳定性控制器,实现了各速度下控制器的优化及其硬件在环仿真。结果表明控制器在高速段能改善汽车的动力学性能。与传统的前轮转向车辆相比具有优越的操纵稳定性。     

四轮转向车辆稳定性控制器优化设计

基于横摆角速度跟踪控制理论设计了四轮转向车辆稳定性控制器,实现了各速度下控制器的优化及其硬件在环仿真.结果表明控制器在高速段能改善汽车的动力学性能.与传统的前轮转向车辆相比具有优越的操纵稳定性.