横摆力矩和主动前轮转向结合的车辆横向稳定性模糊控制仿真

提出一种基于横摆力矩和主动前轮转向相结合的车辆横向稳定性控制方法,以横摆角速度和侧偏角为控制目标,利用前馈补偿和模糊控制产生横摆力矩和附加的前轮转角,通过控制制动力的分配以及对转向角的修正,使车辆转向行驶时的横摆角速度和侧偏角很好地跟踪参考模型.对转向轮阶跃输入和正弦输入两种工况分别进行了仿真研究,采用横摆力矩和主动前轮转向相结合控制方法,车辆转向时的瞬态及稳态响应优于单独的横摆力矩控制,表明该方法能有效地控制车辆横摆角速度和侧偏角,提高车辆转向时的横向稳定性,同时能有效地减轻驾驶员操纵负担.     

四轮线控转向系统的转向控制策略研究

为了控制汽车的质心侧偏角,同时保持汽车的转向增益不变,研究了四轮线控转向系统的后轮转向控制策略和前轮转向控制策略.首先建立了四轮转向整车二自由度模型,然后基于稳态质心侧偏角为零得到两种后轮转向控制策略:与前轮转角成比例型和横摆角速度反馈型,前者不改变系统极点,后者改变系统极点.基于转向增益不随车速改变得到二者的前轮转向控制策略.仿真表明,提出的前轮转向控制策略可以保持固定转向增益,降低驾驶员负担;后轮转向控制策略可以实现零质心侧偏角稳态值,控制车辆姿态,改善操纵稳定性.     

主动前轮独立转向系统分析与研究

为了提高车辆的操稳性,提出了新型主动前轮独立转向系统,介绍了主动前轮独立转向的工作原理和结构形式,建立了系统数学模型;提出了主动前轮独立转向的控制策略,上层控制器采用PI控制,由横摆角速度偏差得出总控制转角,下层控制器负责内外侧转向轮的判断以及计算内外侧转向轮具体的转角;在仿真软件MATLAB/Simulink里进行了控制策略有效性仿真,仿真结果说明对于不足转向车辆,主动前轮独立转向系统能比传统的主动前轮转向系统更有效地提高车辆操纵稳定性。     

采用2-自由度调节器结构的制动方向稳定性控制算法

结合直接横摆力矩控制和主动前轮转向控制,设计了一种提高制动方向稳定性的复合控制系统.控制器采用2-自由度调节器结构,将前轮转向角视为输入,将作用于车身的外部侧向干扰力视为扰动,通过2-自由度调节器将转向跟随控制和抗扰控制分离,并对制动控制参数进行了优化.文章对有转向输入和路面突变情况下的控制器控制性能进行了仿真研究,并与无方向稳定控制的仿真结果进行了对比.仿真试验证实这种控制方法在提高车辆制动稳定性方面有良好的效果.     

四轮转向汽车稳定性控制

针对过分地追求减小高速转向时的横摆角速度,将导致后轮转角的随动性变差,同时也很难充分利用其机动性来提高稳定性,并且一般有较长时间滞后的问题,提出了一种利用横摆角速度反馈信息,进行再调节的控制方法.给出一个前轮转角阶跃输入后,不是直接根据当前速度算出后轮转角,而是在忽略后轮的情况下,求出横摆角速度响应,然后和稳态横摆角速度相比较,得出一个需要调整值.以该值通过一定的关系求出当前需要的后轮横摆角,这个过程重复进行,直到接近最优值.仿真结果表明,该控制方法能大大缩短四轮转向系统达到稳态的时间.     

轮毂驱动电动车辆动力学稳定性滑模控制策略研究

为了提高轮毂驱动电动车辆的操纵稳定性,理论分析了车辆横摆角速度和质心侧偏角对于车辆稳定性的影响.设计了基于滑模变结构控制理论和直接横摆力矩控制的双层控制器.在Carsim中搭建了四轮轮毂电机驱动车辆仿真实验平台,并进行了Carsim/Simulink联合仿真,在标准换道工况下,分别验证了基于质心侧偏角的滑模变结构控制和基于横摆角速度的滑模变结构控制策略的效果,验证了双层车辆稳定性控制策略的有效性和稳定性.     

一种基于前馈－反馈复合控制方式的制动稳定性控制方法

设计了一种前馈—反馈复合控制结构，将直接横摆力矩控制和主动前轮转向控制相结合以提高制动稳定性．控制器将前轮转向角视为输入，将外部侧向干扰力和力矩作用视为扰动，通过前馈校正补偿转向角引起的状态变化；同时建立扰动状态观测器，采用反馈控制校正消除外部扰动引起的状态误差．仿真试验证实这种控制方法在提高制动稳定性方面有良好的效果．     

四轮转向汽车稳定性控制

针对过分地追求减小高速转向时的横摆角速度，将导致后轮转角的随动性变差．同时也很难充分利用其机动性来提高稳定性，并且一般有较长时间滞后的问题，提出了一种利用横摆角速度反馈信息，进行再调节的控制方法。给出一个前轮转角阶跃输入后。不是直接根据当前速度算出后轮转角，而是在忽略后轮的情况下，求出横摆角速度响应。然后和稳态横摆角速度相比较，得出一个需要调整值。以该值通过一定的关系求出当前需要的后轮横摆角，这个过程重复进行，直到接近最优值。仿真结果表明，该控制方法能大大缩短四轮转向系统达到稳态的时间。     

后轴双电机扭矩矢量控制研究

车辆的横摆响应受到转向系统、悬架系统、制动系统及驱动系统影响,传统车辆主要以转向输入进行主动控制,随着线控底盘的发展,ESC、后轮转向、扭矩矢量等技术逐步参与到车辆横摆的主动控制中;相对于ESC以制动力差产生横摆力矩,扭矩矢量可在不降低总驱动力的前提下产生横摆力矩,不会引起车辆的制动效应;通过后轴双电机扭矩矢量控制（TVC）产生主动横摆力矩,旨在改善车辆横摆响应,TVC采用前馈与反馈结合控制,基于二自由度车辆模型、目标稳态增益K及横摆角速度-速度修正因子K1建立目标横摆角速度;利用车辆模型逆函数计算横摆力矩前馈值,PID计算横摆力矩反馈值,总横摆力矩转换得到左右车轮纵向力调整量;纵向力调整量与驱动力分量叠加获得左右轮总纵向力;左右轮驱动力过大时可能会受到滑移率、电机扭矩等限制,为保证横摆力矩偏差在要求范围内,需要根据限制情况对左右轮纵向力进行调整;通过仿真验证,TVC可明显改变车辆横摆响应     

基于模糊控制的汽车直接横摆力矩研究

为防止汽车产生测滑,针对汽车直接横摆力矩控制,提出了横摆角速度与质心侧偏角联合控制的模糊控制方法.横摆力矩控制采用分层控制方法,设计了模糊控制器和规则制动力分配方法.模糊控制器根据期望值和车辆状态决策出所需的附加横摆力矩,并通过规则制动力分配方法进行主动差动制动实现.采用Matlab/Simulink与CarSim联合仿真对控制方法进行了仿真验证.结果表明:横摆角速度与质心侧偏角联合控制的横摆力矩模糊控制方法使汽车能够较好地跟踪期望,有效提高汽车极限工况下的行驶稳定性.     

四轮独立驱动电动汽车单轮失效稳定性控制

为了解决四轮独立驱动电动汽车驱动系统失效时的转矩分配问题,提出了一种基于规则的驱动力控制分配策略以保证车辆在出现单轮失效情况下的稳定性和动力性。控制器采用双层控制,包括上层控制和下层控制。在上层控制中,根据驾驶员的输入与车辆状态,采用滑模控制理论计算出控制横摆角速度和质心侧偏角的附加横摆力矩。在下层控制中,根据驱动电机失效程度,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个驱动轮。利用Carsim和MATLAB/Simulink的联合仿真,选择直线、转弯以及Sine wave等工况对提出的转矩分配控制策略进行仿真分析,仿真结果表明所提控制策略能够在提高驱动系统利用率和消除前轮左右输出转矩不同对方向影响的基础上保证车辆的稳定性。     

线控转向系统的主动转向控制策略研究

线控转向系统取消了转向盘和转向轮之间的机械连接,可以对前轮进行主动转向控制以增强操纵稳定性和主动安全性.通过使前轮线控转向系统的期望横摆角速度跟踪稳态质心侧偏角为0的四轮转向车辆的横摆角速度,设计线控转向系统的变传动比,主动控制前轮转角.通过时域响应、转向增益、开环总方差等指标对其进行了性能分析.结果表明:采用提出的主动转向控制策略时稳态质心侧偏角大大降低,开环总方差大大降低,从而提高了汽车的操纵稳定性.     

车辆稳定控制中的合力计算与分配

控制地面作用于车辆的纵侧向合力与横摆转矩并将其分配到4个车轮,是车辆平面运动稳定控制的方法之一.路面的附着极限决定了合力与横摆转矩的可行域,是该方法的约束条件.本文分析了轮胎的受力特点,在摩擦椭圆理论的基础上,给出了简化的纵侧向力耦合关系.利用非线性规划方法和大量的数值计算,解决纵向合力与横摆转矩可行域的实时估计问题.构造了一种控制结构,外环控制器计算可行的纵向合力与横摆转矩;内环控制器首先将纵向合力优化分配到4个车轮,然后通过调节前轮转角使横摆转矩跟踪期望值.仿真结果表明,采用本文提出的方法对车辆进行控制,能够实现横摆角速度的快速准确跟踪,并使车辆具有良好的操纵稳定性.     

基于分层控制策略的六轮滑移机器人横向稳定性控制

六轮野外机器人通常体积庞大,难以建立其动力学模型.采用传统的速度控制方法很难保证机器人的横向稳定性.为解决这一问题,开展基于分层控制策略的六轮滑移机器人横向稳定性控制研究.首先分析整车受力情况,建立六轮滑移机器人的动力学模型.其次,设计基于分层控制策略的动力学控制器,其中上层为基于改进趋近律的滑模控制器,实现对期望横摆角速度的跟踪;下层为基于附着率最优的转矩分配控制器,该控制器可以保证机器人行驶的横向稳定性.最后,在不同工况下进行仿真实验,并搭建实验平台进行实物测试.结果表明设计的控制器可以有效提高机器人的横向稳定性.     

分布式驱动电动车行驶稳定性控制建模与仿真

针对分布式驱动电动车的行驶稳定性控制问题,利用CarSim和MATLAB/Simulnk软件建立模型并搭建联合仿真平台。设计稳定性控制算法,包括横摆力矩控制、转矩协调控制和驱动防滑控制。以车辆横摆角速度和质心侧偏角作为控制变量,运用滑模变结构控制方法,设计横摆力矩控制器。通过转矩分配算法,对单个车轮施加驱动或制动力,产生稳定横摆力矩,并建立模糊控制器对车轮滑转率进行控制。在仿真平台完成了双移线工况的仿真,结果表明,该算法能提高车辆行驶稳定性。     

基于无模型自适应控制的自动泊车方案

提出一种基于无模型自适应控制的自动泊车方案.首先,通过车载传感器采集车周环境信息用于规划期望路径;然后,将自动泊车跟踪问题转化为预瞄偏差角跟踪问题,通过设计相应的无模型自适应控制算法实现自动泊车.该方案设计的优点是仅使用自动泊车过程中生成的前轮转角输入数据和预瞄偏差角输出数据,没有使用任何被控车辆的信息,因此可适用于不同车型. Matlab仿真以及与PID控制方案和Fuzzy控制方案的对比仿真结果验证了所提出方案的可行性.     

汽车转向/防抱死制动系统的自调节协调控制*

为了解决汽车转向过程中防抱死制动稳定性问题,提出一种新的协调控制系统,该协调控制结构由转向控制器和制动控制器组成。在转向控制中,设计基于主动前轮控制器和横摆力矩控制器力求改善汽车动态响应和稳定性;设计汽车防抱死制动控制系统。为了减少针对转向系统和制动系统之间的补偿控制律难以确定的困难,定义了协调误差,提出了基于耦合误差补偿原理与给定控制相结合的新的耦合控制策略,最后用仿真结果验证所设计控制算法的有效性。     

通信延时环境下基于观测器的智能网联车辆队列分层协同纵向控制

考虑通信延时影响的车辆队列控制问题,提出一种基于观测器的分布式车辆队列纵向控制器.首先,基于分层控制策略分别设计上下层控制器,通过上层控制器优化期望加速度、下层控制器克服车辆模型非线性实现期望加速度和实际加速度的一致.上层控制器设计过程中,基于三阶线性化车辆模型,考虑观测器、车辆动态耦合特性和通信延时,提出一种通信延时环境下基于观测器的车辆队列控制器,利用观测器估计领导车辆加速度信息从而减轻通信负担.然后,利用Lyapunov-Krasovskii方法分析车辆队列的稳定性,并得出通信延时上界,同时利用传递函数方法分析了串稳定性.最后,通过数值仿真验证上层控制器的有效性和稳定性.在此基础上,利用PreScan软件中高保真车辆动态模型,验证了该分层控制策略的有效性.     

四轮独立驱动电动汽车转向稳定控制

四轮驱动电动汽车在中高速转向行驶过程中,轮胎的非线性特性会使得汽车出现大摆动、侧滑、过度或不足转向等安全问题.针对可能出现的问题,提出了四轮驱动电动汽车转向稳定分层控制策略.上层横摆稳定控制器采用基于图表的滑模控制算法规划出使车辆转向稳定的附加横摆力矩.下层转矩优化分配控制器采用模型预测控制方法实现4个轮胎的转矩分配,保证车辆转向行驶安全性.仿真结果表明所设计的控制策略能够有效保证车辆的稳定转向行驶.     

四轮转向车辆操纵稳定性仿真分析

对四轮转向车辆的转向特性进行了理论分析,并对某控制策略的四轮转向车辆为例进行了仿真.建立了四轮转向车辆操纵动力学模型,分析了前轮角阶跃输入下四轮转向车辆的稳态响应和瞬态响应与传统前轮转向车辆的主要区别;在四轮转向车辆状态方程的基础上二求解出横摆角速度和侧向加速度与前轮转角的传递函数,与前轮转向车辆对比分析了传递函数零、极点位置对响应特性的影响.借助Matlab/Simulink,对四轮转向车辆进行仿真,发现仿真结果与理论分析吻合.将仿真结果与前轮转向车辆进行比较,阐明了四轮转向车辆的性能优势.研究结果可为评价四轮转向车辆的系统设计提供理论依据.