汽车四轮转向系统的H_∞控制

为了使不确定性输入对受控输出的影响降低到最小,提高系统的鲁棒性能,以汽车四轮转向二自由度模型为基础,针对外界干扰,采用H∞性能指标进行评价,建立汽车四轮转向H∞控制系统.运用H∞控制理论的分析方法,采用前馈和反馈的组合控制进行了最优控制设计.仿真结果表明,设计出来的H∞控制器能够很好地抑制外界干扰对系统稳定性的影响,并且达到了预先控制目标,有效地提高了汽车四轮转向的鲁棒性能.

基于ARM处理器的汽车四轮转向H_∞控制器的实现

为提高汽车四轮转向系统性能,以汽车二自由度模型为基础,采用前馈和反馈的组合控制,基于实时操作系统在32位ARN处理器上设计汽车的H_∞控制器．样机测试实验结果表明:在高速状态下,车体侧偏角在2°左右,侧向加速度为12 m／s2附近,横摆角速度增益保持在1．6上下;低速状态下,前后轮转角反向相差10°左右。四轮转向半径比两轮转向缩短30％左右．因此,H_∞控制器能够满足高速行驶时汽车转向的稳定性和低速行驶时的灵活性要求．

汽车四轮转向系统发展与展望

介绍了汽车四轮转向系统的发展历程、特点及优势,分析了当前四轮转向技术的发展程度及控制策略,结合电控转向技术的应用对四轮转向系统的发展方向进行了展望。

汽车四轮转向的最优控制研究

为提高四轮转向汽车的操纵稳定性,提出一种最优控制方法.建立了汽车四轮转向二自由度模型,同时基于二次型最优控制理论,建立了四轮转向系统的最优控制模型.在MATLAB/Simulink环境下进行了仿真.仿真结果表明:相比传统的前轮转向,采用基于最优控制的的四轮转向系统能改善车辆的行驶姿态,实现了零侧偏角控制目标,同时横摆角速度的控制误差也很小,使得汽车具有更好的行驶轨迹、速度保持能力和稳定状态,进一步提高了车辆的操纵性能.

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。

汽车四轮转向最优控制技术的研究

研究了汽车四轮转向最优控制技术。首先给出了汽车四轮转向数学模型,然后详细介绍了汽车四轮转向最优控制的工作原理,特别是对其最优控制系统的能控性和能观性进行证明,最后通过仿真软件对理论分析进行了仿真验证,通过对仿真结果的分析得出:在低速和高速运行时,汽车四轮转向最优控制具有良好的动静态特性。相对于基于横摆角速度反馈控制系统,最优控制系统的稳定性更好。

基于故障观测器的线控四轮转向汽车容错控制

针对线控四轮转向汽车在转向时存在外部干扰和执行器故障问题,建立了包含执行器故障和干扰的线性二自由度车辆动力学模型,设计了一种改进的故障观测器,通过故障观测器来估计执行器故障,并给出了观测器的收敛性分析。为了保证汽车在发生故障后仍能按照期望的轨迹运动,以跟踪参考模型为目标设计了容错控制器,使汽车在故障情况下跟踪参考质心侧偏角和横摆角速度。最后基于Matlab/Simulink进行仿真验证,结果表明该方法能够提升汽车执行器故障下的容错性能。

四轮独立转向无人车辆斜向行驶轨迹跟踪控制方法

针对四轮独立转向电动汽车转向系统成本高、但功能开发程度低的问题,提出一种车辆斜向行驶控制策略,优化四轮独立转向电动汽车换道过程中的行驶稳定性.基于四轮独立转向电动汽车横向、纵向二自由度车辆模型,提出一种横纵向耦合轨迹跟踪控制方法,该方法基于线性时变模型采用模型预测控制(MPC)算法,对横向偏差、航向角偏差及纵向速度偏差进行闭环控制.设计车辆稳定性控制器,包括横摆力矩控制器和转矩分配控制器,同时提高车辆轨迹跟踪精度和行驶稳定性.最后搭建Simulink/Carsim/Prescan联合仿真平台,对四轮独立转向电动汽车双移线工况进行模拟换道仿真,仿真结果证明了斜向变道的可行性和横纵向耦合轨迹跟踪控制方法的有效性.

主动四轮转向汽车最优控制及闭环操纵性仿真

鉴于汽车正常情况下都运行在侧向加速度较小的线性工作区域,对基于线控技术的主动四轮转向汽车进行了前、后轮转角最优跟随控制器的设计和算法推导,建立了"人-车-路"闭环操纵系统模型,并进行闭环系统仿真和安全性评价。结果表明:基于最优控制的主动四轮转向汽车同时实现了减小车身质心侧偏角与跟踪期望横摆角速度的控制目标,改善了车辆高速行驶下的转向响应特性;相对于传统前轮转向汽车与比例控制四轮转向汽车,基于最优控制的主动四轮转向汽车具有更好的路径跟随精度和主动安全性。

质心转移对四轮转向汽车转向特性的影响

为了分析汽车质量和质心位置对四轮转向汽车操纵稳定性影响,本文根据二自由度四轮转向车辆的动力学模型,运用Matlab/Simulink对四轮转向特性进行仿真研究,讨论分析了汽车质量和质心位置的改变,对四轮转向车辆转向特性的影响。研究结果表明,汽车质心转移过大时,汽车操纵稳定性大大降低。

旋转编码器在四轮转向汽车上的应用

在四轮汽车转向中,需要方向盘转角作为控制参数,由于方向盘转角很大,且需要测量的是绝对转角,用一般的转角传感器很难解决实现。介绍了采用绝对值型编码器测量转角的方法,并给出了传感器与电子控制单元之间的接口电路。

四轮转向汽车操纵稳定性研究

对四轮转向汽车动力学模型进行分析,研究了四轮转向汽车与二轮转向汽车在低速时的灵活性和高速时的操纵稳定性,给出了瞬态响应曲线,并对四轮转向汽车今后的发展方向进行了论述。

汽车四轮转向鲁棒控制方法研究及仿真

文中在分析和研究前人研究成果的基础上提出了一种前轮满足梯形力转向系统,后轮分别采用两个电机进行转向控制的三自由度汽车四轮转向H∞鲁棒控制系统,使控制效果最终达到转向时4个车轮同时进行转动,并且将所受外界干扰抑制到最低,从而保持一个稳定的最佳操纵状态。利用Matlab/Simulink软件进行仿真分析,数字仿真结果表明采用鲁棒控制方法能够满足四轮转向车辆在不同工况下的最佳控制要求,可获得较理想的控制效果。

线控四轮转向汽车平行泊车路径规划与跟踪控制

针对线控四轮转向汽车平行泊车路径规划与跟踪控制问题,提出一种基于改进粒子群优化算法的平行泊车路径规划方法和一种基于前馈控制和反馈控制的平行泊车路径跟踪控制策略.首先,综合考虑线控四轮转向汽车运动学非完整约束、动力和转向子系统的过程约束和边界约束、避障约束、泊车初始位姿和目标位姿约束,建立以最小化泊车过程总时长为目标的平行泊车路径规划约束最优化问题,并采用可以处理等式约束和不等式约束的粒子群优化算法对其进行求解,得到最优平行泊车路径.随后,利用平行泊车路径规划过程得到的车轮转向角作为前馈控制量,并利用汽车实际位姿与期望位姿的偏差构建PI反馈控制量,实现对规划的平行泊车路径快速、精确和稳定的跟踪控制.最后,利用车辆动力学仿真软件构建模型在环仿真系统,验证所提出方法的可行性和有效性.结果表明:所提出的方法可以快速、精确和稳定地引导线控四轮转向汽车自动完成平行泊车任务.

四轮独立转向汽车高速时操纵稳定性的研究

通过对汽车模型的分析,确定了一种控制方法,以便于四轮独立转向的汽车在高速变换车道行驶时,也能得到快速连续的操纵稳定性。

四轮转向汽车的无模型自适应控制研究

为提高四轮转向汽车的操纵稳定性,提出一种以质心侧偏角和横摆角速度为反馈量,以后轮转角与横摆力矩为控制器输出的四轮转向汽车无模型自适应控制方法。具体设计方案为:从建立等效车辆的双输入-双输出紧格式线性化模型出发,结合车辆转向动力学的理想模型,引入输入准则函数和参数估计准则函数,采用极值原理分别设计出无模型自适应控制器及其伪雅可比矩阵的估计律,并理论分析了该控制方法的系统稳定性。该方法的控制器设计不依赖精确的整车数学模型,且具有后轮转角与横摆力矩相结合的复合控制特点。控制仿真对比结果表明:在不同车速和转向工况下,该控制方法均能对期望的横摆角速度与质心侧偏角具有良好的跟踪效果,有效提高了四轮转向汽车低速转向的机动灵活性和高速行驶转向的操纵稳定性。

四轮转向车辆横向运动控制Simulink仿真

本文通过分析车辆运动,建立了二自由度的车辆动力学模型,设计了横向运动控制器,以解决四轮转向汽车与自动驾驶相结合存在的横向运动控制问题。在MATLAB环境下的Simulink中对模型和具有控制器的四轮转向汽车与前轮转向汽车的稳定性进行比较。利用路径仿真验证基于纯跟踪算法的二自由度车辆横向运动控制的性能。结果表明:四轮转向汽车在高速时具有优于传统的前轮转向汽车的操纵稳定性;而在低速时,四轮转向汽车拥有比较好的灵活性。基于纯跟踪算法控制器的车辆通过所设计的正弦道路,验证了控制器的有效性。

四轮转向汽车路径跟随控制

路径跟随控制是汽车实现自动驾驶的重要工具,已在前轮转向汽车上取得了较好的效果,但是前轮转向汽车的路径跟随控制不完全适用于四轮转向汽车.对此,基于横向误差,提出一种四轮转向汽车路径跟随模糊控制算法.首先,建立响应面模型作为优化目标函数.然后,利用遗传算法对模糊控制器进行优化设计.最后,通过Carsim-Simulink联合仿真实验,对该算法进行验证.仿真结果表明,路径跟随横向误差得到有效降低,车身质心侧偏角也控制在0.6°以内.该算法能够实现精准的路径跟随,并提高汽车的操纵稳定性.

四轮转向电动汽车车架的设计与有限元分析

现有电动汽车底盘普遍为在传统汽车的基础上进行的改进,不能很好的适应电动汽车特有的结构,为更好的实现四轮转向的功能,重新设计了适合四轮转向电动汽车的车架。应用三维软件SolidWorks,通过整车虚拟装配确定了合理的四轮转向电动汽车的车架结构,进而建立了车架的三维模型。运用有限元分析理论,将模型导入Ansys Workbench软件后,建立了车架的有限元模型,对车架在弯曲和扭转工况下的静态结构性能进行了分析,得出相应工况下的应力和应变大小;还进行了模态分析,避免了共振。在满足强度和刚度的条件下对车架结构进行了改进,并通过焊接加工得到了适合四轮转向电动汽车的车架,对以后电动汽车底盘的改进设计提供了参考。

基于MATLAB的四轮转向电动汽车横向稳定性控制仿真研究

质心侧偏角与横摆角速度是影响电动汽车横向稳定性的重要因素。为了提高四轮转向电动汽车的横向稳定性,本文在前轮转角前馈控制和横摆角速度反馈控制的基础上综合控制四轮转向电动汽车的横向稳定性,并在Matlab/Simulink软件进行仿真试验。