基于主动前轮转向的横向稳定性分析

为提高车辆行驶时的操作稳定性和安全性,通过构造主动前轮转向(AFS)控制器来实现。首先根据质心侧偏角和横向稳定性系数,设计车辆横向稳定性控制器,判断主动前轮转向控制器介入时机。再由横摆角速度为输入参量,采用变结构滑膜控理论,设计主动前轮转向控制器,计算得出附加前轮转角,并结合转向系统最终输出调整过后的前轮转角。最后通过联合仿真验证,结果表明所设计的控制器能够很好地改善车辆的横向性能,保证车辆行驶时的横向稳定性。

基于SAC算法的主动前轮转向与转矩矢量协调控制

本文借助强化学习无模型控制的优势,提出一种基于SAC算法协调控制方法,建立以轮胎利用率和转向稳定性的转矩分配目标函数,以稳定性控制、路面附着条件、电机性能为约束条件在正弦转向工况中进行训练,实现主动前轮转向与转矩矢量控制量的协调输出。验证了SAC强化学习协调控制算法能够准确跟踪理想模型,良好地改善了车辆在极限工况中的操纵稳定性和安全性。

AFS/DYC协调控制下汽车侧风稳定性研究

针对高速汽车在侧风环境下的气动稳定性问题,基于车辆空气动力学与车辆动力学构建了动态双向耦合模型,通过采用相平面法确定主动前轮转向(AFS)和直接横摆力矩控制(DYC)的工作时机,实现汽车AFS和DYC的协调控制,以改善汽车的操纵稳定性。研究结果表明:在侧风的作用下,有、无协调控制的车辆最大侧向位移分别为0.23 m和1.24 m,最大偏航角分别为1.92°和2.89°;最大侧向位移减小了81.5%,最大偏航角减小了33.5%,汽车的侧风稳定性得到明显改善。

基于主动前轮转向控制的汽车侧风稳定性研究

文章针对高速汽车在侧风环境下的气动稳定性问题,建立汽车空气动力学与汽车多体动力学的动态双向耦合分析模型;考虑线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)的主动前轮转向控制对高速车辆侧风稳定性的影响,并采用定方向盘转角验证主动前轮转向模型的鲁棒性;对比分析某轿车在有、无主动前轮转向控制下的运动与流场特性。研究结果表明,在侧风作用下,有、无主动前轮转向控制的车辆最大侧向位移分别为0.13 m和1.98 m,最大横摆角分别为0.41°和-2.33°,其中最大侧向位移减小了93%,最大横摆角减小了82%,因此采用主动前轮转向控制可以明显改善汽车的侧风稳定性。

极限工况下AFS与DYC可拓协调控制

主动前轮转向系统(AFS)和直接横摆力矩控制(DYC)集成控制可提高商用货车的操纵稳定性。由于主动前轮转向在轮胎非线性区作用效果有限,与直接横摆力矩控制简单叠加的控制效果不一定能达到预期,为此这里设计了可拓协调控制系统。该系统分为上、中、下三层,上层为AFS与DYC协调切换控制层。采用试验法得到前轮临界转角,根据线性二自由度车辆模型反推临界转角下的稳态质心侧偏角,结合车辆实际质心侧偏角及其速度的相平面稳定域将相平面图分区,设计了3种不同协调控制策略;中层是基于指数趋近律设计的AFS与DYC滑模控制器,可得到前轮附加转角和附加横摆力矩;附加横摆力矩由下层控制器根据车辆实时状态进行制动力分配。采用TruckSim、Matlab/Simulink建立联合仿真平台,在极限工况下进行仿真验证可拓协调控制系统。仿真结果得到最优可拓协调策略,该协调控制弥补了AFS/DYC单一控制的缺陷,可保证车辆的操纵稳定性和行驶安全性。

基于固定时间非奇异终端滑模的汽车主动前轮转向系统控制

针对汽车主动前轮转向系统(active front steering,AFS)中的安全控制问题,提出一种基于固定时间非奇异终端滑模的主动前轮转向控制器.将固定时间终端滑模与幂次趋近律相结合设计一种新的固定时间非奇异终端滑模控制器,以实现系统的快速稳定控制和削弱系统稳态时的抖振,使得闭环系统的收敛时间仅取决于滑模面及控制器的参数设计,而与系统的初始值无关.基于Lyapunov稳定性理论验证了闭环系统的稳定性.仿真结果表明,所提固定时间终端滑模控制方法的快速性和稳定性均优于传统滑模控制和PI控制方法.

基于模型预测的侧风稳定性主动前轮转向控制研究

受侧风影响,高速行驶的车辆易偏离预定行驶轨迹,增加驾驶员“误操作”的风险,存在较大安全隐患,为此,该文开展了车辆侧风稳定性主动控制研究。该研究通过建立附加气动力作用的三自由度整车动力学模型,设计主动前轮转向的车辆侧风稳定性模型预测控制器,并搭建SimulinkCarSim联合仿真平台进行验证分析。结果表明,在单向侧风工况和交变侧风工况下,带侧风稳定控制的车辆最大侧向偏移量为0.01 m,远低于无控制时的偏移量;横摆角速度平台值保持在“0”左右,横摆角速度峰值最高降低了80%,极大地提高了车辆的侧风稳定性。

Ford发表全新AFS智能型主动转向头灯技术

Ford下一代的主动转向头灯，将会把头灯科技带向另外一个不同的层级。智能型头灯超越一切风格与功能，安全性是这个系统的核心价值。Ford全新的AFS主动转向头灯系统，藉由两组独特的光学设计，大幅提升驾驶在转弯时候对于道路死角的辨识度，比起现有的AFS系统更为进步。这套照明系统届时会搭载在一辆以环保为主要诉求的概念车身上，以太阳能驱动的头灯与尾灯，能在白天的时候吸取太阳能并将之转换成电力储存，好提供车辆夜间照明的电力来源。

基于状态观测器的主动前轮转向研究

应用拉格朗日方程建立汽车主动前轮转向的动力学模型,并以转向盘转角、横摆角速度和侧偏角为优化目标,设计线性二次型调节器(LQR)。调节器中,通过横摆角速度和侧偏角的共同反馈控制助力电机的转角。由于质心侧偏角信号难以直接测量,设计了状态观测器对该信号进行估计。通过MATLAB进行仿真计算,结果表明,LQR优化控制能有效地改善整车的转向特性,提高汽车的操纵稳定性。

主动前轮转向和直接横摆力矩集成控制

针对车辆操稳性控制中功能耦合的主动前轮转向(AFS)与直接横摆力矩控制(DYC)的任务协调问题,提出优化相平面法进行稳定区域划分.基于所提方法建立轮胎侧向力特性协调准则,实现纵横向动力学系统操稳性集成控制.以前、后轮侧偏角及两者之差作为车辆横向稳定的表征量,结合轮胎侧向力特性划分车辆横向状态为稳定、临界稳定和失稳状态区间.建立AFS与DYC的协调准则.考虑控制算法面向实际应用时状态量的获取问题,建立基于超螺旋算法的状态观测器估计车辆前后轮侧偏角.分别设计基于自适应超螺旋高阶滑模算法的AFS和DYC控制器,在消除控制器抖振和避免频繁切换的基础上完成稳定性控制.试验结果表明,所提协调准则和控制算法对协调AFS和DYC有积极作用,且操稳性控制效果良好.

主动前轮转向控制技术研究现状与展望

主动前轮转向系统提供的独立于驾驶员的转向干预可以提高车辆的操纵稳定性。文中介绍了横摆角速度反馈和横摆角速度与侧偏角联合反馈的稳定性控制算法;阐述了主动前轮转向系统分别与几种动力学控制系统实行集成控制的方法。最后在结论中指出底盘一体化控制将是主动转向技术未来的发展方向。

主动前轮转向对车辆操纵稳定性能的影响

建立了车辆横向动力学模型,在相平面上考察了车速、路面附着系数及前轮转角等对车辆横向稳定域的影响,提出了主动前轮转向控制系统的目标及结构,设计了横摆角速度H∞反馈和前馈控制器并进行综合。通过计算机模拟,考察了反馈控制对车辆横向稳定域的影响及H∞主动前轮转向控制器在蛇行闭环操纵工况下的性能,结果表明:所设计的控制器大大提高了车辆横向稳定性能,并对侧向风干扰、车速、路面附着系数及前后轮转弯刚度等参数变化具有极强的鲁棒性,从而最终改善了车辆操纵稳定性能。

AFS与DYC协调控制的智能汽车路径跟踪方法

为提高智能车辆在复杂道路条件下的路径跟踪能力与行驶稳定性,提出了一种基于AFS(主动前轮转向)与DYC(直接横摆力矩控制)协调控制的智能汽车路径跟踪控制方法。为保证车辆在复杂道路条件下的路径跟踪精度,在车辆2自由度模型及单点预瞄模型的基础上,控制预瞄时间使其自适应跟踪目标路径;在DYC设计时,考虑到横摆角速度和质心侧偏角量纲不同,采用无量纲方法设计横摆力矩滑模控制器,并采用单轮制动的方式实现附加横摆力矩的分配;同时,为了使AFS和DYC的工作效果得到充分发挥,基于车辆失稳侧滑时的前轮临界转角,采用加权分配函数的方式保证协调控制的平顺性。基于Carsim-Simulink联合进行鱼钩工况及双移线工况下的试验仿真,并与独立控制对比。试验结果表明:协调控制在满足对复杂道路条件跟踪准确性的同时可有效改善智能车辆行驶时的操纵稳定性,具有更好的鲁棒性。

汽车主动前轮转向和防抱死制动协调控制

针对汽车转向制动工况提出了一种主动前轮转向和防抱死制动系统的协调控制方法。分别设计了转向控制器和制动系统控制器,在分层协调控制思想的基础上建立了上层协调控制器,对两个系统进行协调控制。仿真结果表明:采用此控制策略对主动前轮转向和防抱死制动系统进行控制,能够改善车辆的操纵稳定性和制动性能:车身横摆角速度均方根值由0.0461rad/s降为0.0382rad/s,车身横向加速度均方根值由0.9352m/s2降为0.7886m/s2,制动距离由23.9845m减小为23.1092m,前轮滑移率均方根值由0.1968增为0.1975,后轮滑移率均方根值由0.1965增为0.1981。

极限工况下主动前轮转向汽车稳定性控制

轮胎对汽车稳定性有重要影响,研究和利用轮胎的非线性特性有助于扩展汽车的稳定域。本文基于非线性轮胎模型,提出一种改进型线性时变模型预测控制(LTV-MPC)方法。该方法能扩展主动前轮转向汽车的稳定范围,提高极限工况下主动前轮转向汽车的稳定性。仿真结果表明,该方法比传统的LTV-MPC方法具有更好的稳定性控制效果。

主动前轮转向与直接横摆力矩集成控制算法

针对汽车主动前轮转向(AFS)与直接横摆力矩(DYC)协调控制问题,提出了一种基于模型预测控制的集成控制算法。该算法采用分层集成控制结构,设计了模型预测控制器,研究了二次规划轮胎力分配法,并通过仿真实验对算法进行验证。结果表明:控制算法能够提高车辆的稳定性,具有可行性;采用二次规划轮胎力分配法相对于单轮制动轮胎力分配法可扩大稳定性控制范围。

一种基于横摆力矩和主动前轮转向控制的制动稳定性控制方法

提出一种结合横摆力矩控制和主动前轮转向控制的提高紧急制动侧偏稳定性的控制方法.控制器采用前馈-反馈复合控制,通过最优控制算法求解反馈控制参数,并对稳定性控制参数和制动力参数进行优化,以缩短制动距离.仿真对比实验证实这种方法在提高制动稳定性和缩短制动距离方面都有良好的效果.

基于理想变传动比的主动前轮转向滑模控制

针对主动前轮转向系统,以提高车辆的转向性能为目标,建立七自由度车辆模型、Dugoff轮胎模型,确定基于固定横摆角速度增益的理想变传动比规律,并提出基于此规律的主动前轮转向附加转角滑模控制策略。利用Simulink搭建仿真平台,对提出的策略进行了验证,仿真结果表明,与普通变传动比相比,基于理想变传动比规律的主动前轮转向系统滑模控制策略有利于车辆获得更为理想的转向性能。

自抗扰控制在前轮主动转向控制中的应用

为进一步提高前轮主动转向的性能,采用自抗扰控制算法来实现前轮主动转向控制。在对车辆动力学方程进行规范化的基础上,设计了二阶自抗扰控制算法。在双移线工况和对开路面加速工况下,对该算法的控制效果进行了硬件在环的仿真试验研究。结果表明,自抗扰控制算法能够有效地实现前轮主动转向控制,控制效果优于PID控制,具有更高的抗扰动能力和路径保持能力;同时算法简单,容易实现。

侧向风干扰下的汽车主动前轮转向最优控制

侧向风对汽车行驶操纵稳定性有重要影响.通过分析侧向风干扰下车辆稳定性,提出基于主动前轮转向(active front wheel steering,AFS)的控制策略.AFS控制器采用线性二次型最优控制算法,以实现横摆角速度和质心侧偏角目标值跟踪.为了评价控制算法,基于MATLAB/Simulink和CarSim协同仿真环境建立整车动力学模型、单点预瞄驾驶员模型、控制器模型、道路和侧向风模型.仿真结果表明,AFS可有效提高车辆在侧向风干扰下的操纵稳定性,且控制算法对车速和路面附着系数具有良好的鲁棒性.