基于主动后轮转向的车辆稳定性控制策略

为实现四轮轮毂电机驱动车辆的操纵稳定性控制,提出了主动后轮转向和附加横摆力矩复合控制策略。针对高速行驶转向灵敏度大的问题,对前后轮转向比进行优化。策略采用分层式控制框架,上层基于线性时变模型预测控制算法,建立了四轮轮毂驱动车辆时变预测模型,推导和跟踪包含后轮转向系统的理想输出轨迹,并计算了跟踪理想状态轨迹所需附加力和力矩。下层通过求解四轮转矩分配优化问题,实现了滑移率阈值控制,解决了再生制动和机械制动的分配问题。仿真结果表明,提出的复合控制策略能够达到预期控制效果,改良了车辆横纵向稳定性。

基于主动脉冲后轮转向的侧翻稳定性仿真与试验

本文中提出了一种新的后轮主动脉冲转向技术来提高车辆的侧翻稳定性能,并对其进行仿真分析和试验研究。首先,设计液压脉冲发生系统,并分析其运行对悬架参数和后轮转向角度的影响,基于实验SUV车辆建立多自由度的车辆侧翻动力学模型,并分析不同脉冲参数对车辆侧翻性能的影响,确定最优的脉冲参数;接着,提出车辆侧翻动态稳定指标,设计相应的控制策略,并基于Car Sim和Simulink进行联合仿真分析;最后,在实验SUV车辆上安装液压脉冲发生器,进行整车试验。仿真和试验结果表明:所提出的策略不仅可以降低车辆侧倾因子和侧倾角,有效改善车辆的抗侧翻能力,且能减少质心侧偏角和侧向加速度,提高车辆的横向稳定性。

主动后轮转向四轮独立驱动车辆的协调控制

为了改善四轮转向车辆在高速工况下的转向灵敏度不足问题,并提高四轮转向车辆在低附着路面下的稳定性,以主动后轮转向/四轮独立驱动车辆为研究对象,基于分层协调闭环控制策略,设计了主动后轮转向(active rear wheel steering,ARS)和四轮转矩分配(four-wheel torque distribution,4WTD)的协调控制系统.首先,以车辆质心侧偏角为控制目标,设计了前馈+反馈的主动后轮转向控制器;然后以车辆横摆角速度和期望纵向车速为控制目标,设计了四轮转矩分配控制器;最后设计了基于规则的协调控制器,合理分配各子控制器的工作区间.通过搭建CarSim/Simulink联合仿真平台,对所设计的协调控制系统进行了仿真验证.仿真结果表明,所设计的协调控制系统达到了提高四轮转向车辆性能的控制目标.

基于多主体机制的车辆主动后轮转向与ESP集成控制

建立了基于多主体机制的车辆主动后轮转向(ARS)+ESP集成控制系统,搭建了松耦合协调控制框架以处理相对独立的ARS和ESP之间的合作和竞争,从而提高车辆的操纵稳定性能.采用单片微机和嵌入式实时操作系统,开发了该集成控制系统的控制器原型;基于Matlab/Simulink/dSPACE,搭建ARS+ESP集成控制系统的ECU硬件在环仿真平台.用此平台进行仿真试验,研究基于多主体机制的集成控制算法在极限工况下的性能.结果表明,与单独的ARS或ESP控制相比,该集成控制系统能更好地实现车辆状态跟踪和稳定操纵.

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。

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。

主动脉冲转向的横摆稳定性分析与试验研究

提出了一种后轮脉冲主动转向控制策略,运用脉冲信号作为控制器输出的后轮主动转向控制方法,对此做了理论分析和试验研究.首先,设计了产生脉冲信号的液压系统,并分析了此系统的运行对悬架参数和车辆稳态和瞬态响应的影响;分析不同脉冲参数(频率,振幅)对车辆横摆运动的影响并确定最优的脉冲参数.其次,综合跟随理想横摆角速度和抑制汽车质心侧偏角的方法,提出了控制策略与算法;运用基于CarSim和Simulink的联合仿真方法,分析此系统对汽车横摆稳定性能的影响;最后,安装液压脉冲发生器进行整车试验研究,验证仿真结果的可信性,并评价后轮脉冲转向的实用性.仿真和试验结果表明:后轮脉冲主动转向能够有效的跟踪横摆角速度和质心侧偏角提高车辆的横摆稳定性,同时可以减少质心侧倾角和侧向加速度,提高汽车的操纵稳定性.

基于变权重系数的LQR车辆后轮主动转向控制研究

为提高4WS汽车LQR后轮主动转向控制器的性能与适用范围,分析不同路面附着条件下质心侧偏角、横摆角速度对汽车稳定性的影响,提出一种基于路面附着系数调整最优控制中半正定矩阵Q权重系数策略.利用模糊控制理论设计变权重系数调节器,实现最优控制参数的自适应调整.通过Matlab/Simulink软件进行闭环双移线仿真试验,结果表明,在不同附着路面上行驶时,所提出的变权重系数LQR后轮主动转向控制器能够改善车辆的稳定性与安全性,保证车辆按照驾驶员预期的理想轨迹行驶,顺利完成双移线试验;相比于LQR后轮主动转向控制器,与标准双移线轨迹之间的误差降低了28.25%.通过硬件在环试验验证了这一控制系统的可行性与实时性.

主动后轮转向及分布式驱动车辆协同控制研究

为有效地改善车辆操纵稳定性,设计了主动后轮转向系统(ARS)与基于直接横摆力矩控制(DYC)的双电机分布式驱动系统协同控制方法,并将其应用于FSAE赛车。首先建立ARS及DYC车辆的二自由度模型;基于滑模变结构控制方法,提出协同控制模型,通过ASR控制器控制后轮转向角,减小车辆质心侧偏角,以及直接横摆力矩控制器(DYC)对两个后驱动轮的牵引力矩进行协调分配,实现横摆角速度的有效控制;最后,通过双移线测试仿真验证本文所提出的控制算法能够有效提高赛车弯道行驶的稳定性。

主动后轮转向汽车与转矩分配协调控制研究

为改善车辆操纵稳定性,基于线性车辆模型设计后轮转向控制器及车辆稳定控制器,提出一种主动后轮转向与转矩分配协调控制策略。搭建由驾驶员模型、七自由度车辆模型、后轮转向控制器及转矩分配等模块组成的“人-车-路”闭环控制系统,开展双移线仿真试验,并与同参数比例四轮转向车辆及前轮转向车辆仿真结果对比。结果表明:所提出的主动后轮转向与转矩分配协调控制控制效果最佳。在低附着路面表现更为明显,不仅使车身始终保持较好转向姿态,还有效改善了车辆的稳定性。

低附着路面条件下四轮独立驱动转向电动车稳定性控制研究

针对四轮独立驱动转向车辆在低附着路面的稳定性问题,提出了一种协调稳定性控制器。首先,基于模糊理论设计了主动后轮转向(active rear wheel steering,ARS)控制器,实现减小质心侧偏角的效果;然后,基于等效滑模变结构设计了直接横摆力矩控制(direct yaw moment control,DYC)控制器,以控制横摆角速度为目标;最后,基于Carsim/Simulink仿真平台搭建稳定性算法模型,进行了低附着系数双移线工况仿真对比。结果表明,所提出ARS和DYC协调控制算法能有效改善车辆在低附着路面上的行驶稳定性。

基于主动转向和空气动力学协调控制的车辆稳定性研究

针对极限工况下轮胎易饱和导致车辆失稳问题,提出基于滑模控制的主动空气动力学控制和主动后轮转向集成控制策略,提高低附着路面上车辆的稳定性.该控制策略由上层控制器和底层控制器组成:上层控制器基于车辆二自由度模型确定期望动力学响应,并建立协调控制策略;下层控制器分别建立基于前馈-LQR反馈的主动后轮转向和基于滑模控制的主动空气动力学控制策略,并集成实现车辆稳定性协调控制.通过搭建Carsim/Simulink联合仿真环境,选取双移线工况和漂移工况对协调控制策略的有效性进行验证.结果表明,所设计的协调控制系统能够降低轮胎的利用率,并显著提高车辆的稳定性.

AKC：从后轮提供转向脉冲

通过灵活修正后桥的束角，采埃孚主动式后轮转向系统（AKC）提供智能可转向后桥，这一创新技术提升了安全性以及驾驶乐趣，并改进了操控舒适度，而且两种不同的AKC版本可集成到任何车型中——例如新的奥迪Q7以及多款保时捷车型。

转向制动工况下平衡重叉车横向稳定性控制

为了克服实际叉车转向制动作业工况下质心位置的时变和动态行为不确定性导致整车侧倾,改善该工况下叉车的横向动态稳定性,建立了叉车制动转向工况半车动力学模型,以叉车横摆角速度和横向加速度为反馈控制量,设计了叉车主动后轮转向线性二次型调节器,得到最优输出反馈增益矩阵,对转向制动工况下的叉车横向稳定性进行最优控制并进行仿真计算。仿真结果表明,叉车制动性能保持基本不变的情况下,反映叉车横向稳定性的横向加速度和横摆角速度响应得到明显改善。依据欧洲标准EN16203:2012动态稳定性试验方法和要求进行的实车试验结果表明:叉车横向稳定性的指标量-横向加速度、横摆角速度均方根值分别下降了19.2%和23.29%,叉车的横向稳定性得到了有效控制。

4WIS-4WID车辆横摆稳定性AFS+ARS+DYC滑模控制

针对四轮独立转向-独立驱动(4WIS-4WID)车辆,应用滑模变结构控制理论,设计前、后轮主动转向(AFS+ARS)控制器、横摆角速度直接横摆力矩控制(DYC)控制器和质心侧偏角DYC控制器。为协调横摆角速度和质心侧偏角间的耦合设计了协调控制器,对附加横摆力矩实施车轮驱动/制动协同分配。引入2自由度4WIS-4WID车辆参考模型,并将其横摆角速度和质心侧偏角的状态反馈给AFS+ARS控制器,完成AFS+ARS和DYC控制系统的集成。加入不确定车辆自身参数和阵风干扰,将控制策略应用于16自由度4WIS-4WID车辆模型上进行仿真验证,并与单纯AFS+ARS、传统PID和差压制动的DYC进行对比。结果表明,所设计的控制策略同时提高了系统的抗干扰性和精确性;拓展了系统的稳定域,进一步提高了车辆的主动安全性。

平衡重式叉车底盘小波网络动态逆内模控制

提出一种基于小波网络动态逆内模控制方法的平衡重式叉车底盘集成控制策略,实现对叉车主动后轮转向(Active rear wheel steering,ARS)与直接横摆力矩控制(Direct yaw-moment control,DYC)的解耦控制,以消除叉车底盘各子系统间的耦合作用。在分析叉车底盘集成系统可逆性的基础上,确定解耦输入输出变量的匹配关系,建立小波网络动态逆模型并与原叉车底盘系统串联,将叉车底盘系统解耦为输入输出一一对应的两个独立的伪线性系统,实现了叉车底盘系统各控制回路之间的解耦;设计内模控制器对伪线性系统进行内模控制改善系统的响应品质,并进行仿真分析与基于Lab VIEW PXI和ve DYNA的驾驶员在环试验验证。结果表明,基于小波网络动态逆内模控制方法的平衡重式叉车底盘集成控制策略能够消除ARS与DYC之间的干涉和耦合,提升叉车的状态跟踪和操纵稳定性。

叉车底盘神经网络逆系统解耦控制

针对叉车底盘各子系统间的干涉和耦合特性,文章利用非线性系统的神经网络逆系统方法进行叉车主动后轮转向(active rear steering,ARS)与直接横摆力矩控制(direct yaw moment control,DYC)的解耦控制。在分析底盘系统可逆性的基础上,确定解耦变量配对关系,建立BP神经网络逆系统模型并串联到原底盘系统前,使叉车底盘系统解耦成2个独立的伪线性系统;设计PD闭环控制器并与神经网络逆系统组成复合控制器,并进行仿真验证。仿真结果表明,神经网络逆系统解耦控制策略能够消除底盘各子系统间的干涉和耦合,提升叉车的状态跟踪和操纵稳定性。

平衡重式叉车底盘神经网络逆系统解耦控制

针对平衡重式叉车底盘各子系统间的干涉和耦合特性,利用非线性系统的神经网络逆系统方法进行叉车主动后轮转向(ARS)与直接横摆力矩控制(DYC)的解耦控制.在分析底盘系统可逆性的基础上,确定解耦变量配对关系,建立BP(Back Propagation)神经网络逆系统模型并串联到原底盘系统前,使叉车底盘系统解耦成两个独立的伪线性系统;设计PD(Proportion Differentiation)闭环控制器并与神经网络逆系统组成复合控制器,并进行仿真验证.仿真结果表明:神经网络逆系统解耦控制策略能够消除底盘各子系统间的干涉和耦合,提升叉车的状态跟踪和操纵稳定性.

平衡重式叉车满载急转工况下横向稳定性控制

以提高平衡重式叉车满载紧急转向工况下的横向稳定性为目标,结合叉车动力学特性,采用ADAMS软件建立某型3T平衡重式叉车整车横向动力学模型.设计一种基于模型预测算法的主动后轮转向控制器,实现叉车的主动后轮转向控制;然后,基于ADAMS与MATLAB/Simulink进行联合仿真计算,并根据标准EN 16203:2014进行实车稳定性试验.结果表明:所设计的主动后轮转向控制策略系统反应迅速,能有效降低叉车急转工况下的横摆角速度和侧倾角,大大提高叉车的横向稳定性;叉车满载急转过程安全稳定,横向稳定性动力学参数横向加速度和横摆角速度的最大值分别降低16.47%和25%.