马自达轿车的电子控制四轮转向系统

本文介绍了马自达轿车电子控制四轮转向系统的基本组成和工作原理,阐述了电子控制四轮转向系统对汽车操纵稳定性的影响。

电子控制四轮转向系统工作原理及发展

简述了电子控制四轮转向系统的发展现状,对电子控制四轮转向系统的分类、工作原理、结构及其工作特点进行了分析,并展望了其未来的发展趋势。

线控主动四轮转向汽车控制策略研究

目的针对线控四轮转向汽车横向稳定性不足及控制鲁棒性差等问题,提出一种主动转向反馈控制策略。方法使用Simulink搭建线控转向系统转向执行机构动力学模型,将MATLAB/Simulink与Carsim联合仿真,建立线控四轮转向整车模型;基于二自由度模型分析横摆角速度和质心侧偏角对汽车稳定性的影响,推导理想的横摆角速度和质心侧偏角;以横摆角速度增益恒定为依据设计理想传动比,得到期望前轮转角,以横摆角速度误差为控制量设计模糊控制器得到附加前轮转角对期望转角实时修正,实现前轮主动转向;针对横摆角速度和质心侧偏角与理想值之间的误差,加权得到稳定性控制目标;设计自适应积分滑模反馈控制策略输出后轮转角,对理想值进行跟踪,实现后轮主动转向。结果仿真实验结果表明:所搭建的线控转向系统能够准确反映汽车动力学特性。相比无控制的机械前轮转向汽车与横摆反馈控制的四轮转向汽车,线控主动四轮转向汽车在双移线工况下将质心侧偏角控制在0值附近波动,横摆角速度跟踪误差控制在1.149 deg/s以内;在角阶跃工况下将质心侧偏角稳态值控制在0.065 deg,横摆角速度稳态值误差为0.074 deg/s。结论线控主动四轮转向控制策略在双移线和角阶跃工况下控制效果显著,鲁棒性能好,能有效提高汽车的操纵稳定性和主动安全性。

基于变前视距离的四轮同步转向农机改进纯跟踪控制

路径跟踪控制是提高自主导航系统控制精度的关键。针对在复杂农田作业环境下转弯时纯跟踪算法跟踪精度不高的问题,本文提出了一种基于改进纯追踪模型的四轮同步转向农机路径跟踪控制算法。建立了基于四轮同步转向农机的运动学模型和纯跟踪模型,在此基础上考虑航向误差得到改进纯跟踪模型,进行RTK定位坐标修正,根据量化误差的评价函数搜索前视区域最优目标点,得到最优前视距离。本文算法能实时确定四轮同步转向农机改进纯跟踪模型中的前视距离,使航向误差和横向误差最小化,实现目标点的自适应优化。仿真结果表明,本文方法转弯时平均绝对横向误差减至0.035 m,平均绝对航向误差减至0.212°;水田实验结果表明,当四轮同步转向农机作业速度为3.6 km/h时,四轮转向农机轨迹跟踪平均绝对横向误差减至0.109 m,平均绝对航向误差减至2.799°,转弯跟踪精度显著提高。

基于汽车电子控制技术的四轮转向系统

随着经济社会的飞速发展,人们的生活水平的提高,私家车需求日益旺盛。汽车行业经过百年的发展历程,已经形成了一套较为成熟的产业体系和市场份额,新兴车企和传统汽车行业巨头为了在新增的市场需求中获得新一轮的增长,纷纷开始进行技术创新,增长自身参与市场竞争的技术核心竞争力。在数字化技术融入人们日常生活的当下,将电子控制技术与四轮转向系统相融合提升车辆的行驶稳定性、灵活性以及操控便捷性,使汽车四轮转向系统成为面向消费者的技术亮点。基于此,本文通过阐述四轮转向系统的工作原理,对基于汽车电子控制技术的四轮转向系统以及四轮转向系统的组成进行分析,一起为相关人员对电控四轮转向系统的发展提供有价值的参考和借鉴。

四轮转向喷杆喷雾机平移换行导航控制系统设计与试验

针对传统喷杆喷雾机在转弯、换行过程中调头空间有限、转向半径大、易碾压作物等问题,提出了一种可利用车辆平行移动来实现换行作业的控制方法。基于平移换行方式设计了四轮转向喷杆喷雾机的导航控制系统,该控制系统采用RTK(Real time kinematic)定位模块和姿态传感器进行组合导航,以喷雾机位置信息和姿态信息作为输入,在四轮转向运动学模型基础上,结合运动学解算实现了喷杆喷雾机非转弯调头换行的自动导航跟踪控制,根据喷雾作业要求设计了基于有限状态机的自动作业策略。开展了传统PID(Proportion integration differentiation)控制器与单神经元PID控制器的实地对比测试。在常规方形硬质平整地块试验时,搭载常规PID控制器的喷雾机在平移换行过程中的最大跟踪偏差、平均绝对偏差为7.63、4.27 cm,而搭载单神经元PID控制器的喷雾机在平移换行过程中的的最大跟踪偏差、平均绝对偏差为6.48、3.24 cm。在常规方形田间地块试验时,搭载常规PID控制器的喷雾机在平移换行过程中的最大跟踪偏差、平均绝对偏差为11.01、6.66 cm,而搭载单神经元PID控制器的喷雾机在平移换行过程中的最大跟踪偏差、平均绝对偏差为8.60、4.47 cm。试验表明,单神经元PID控制器与传统控制器相比,具有较好的控制精度与适应性,解决了传统换行方式转向半径大而需要较大的转向空间的问题,为宽幅喷杆喷雾机的地头转向和换行提供解决方案。

基于KFESO的四轮主动转向积分滑模控制

为消除参数不确定和外部不确定扰动对四轮转向车辆操纵稳定性的影响,提出了一种基于卡尔曼扩张状态观测器的四轮主动转向非线性积分滑模控制(KFESO-ISMC)方法。首先设计了一种卡尔曼扩张状态观测器(KFESO),实现了车辆状态观测以及外部扰动估计,克服了传统卡尔曼滤波算法对模型参数精度的依赖的缺点。其次为降低外部扰动引起的车辆状态的跟踪误差,将KFESO观测的系统总扰动补偿到控制输入;并为实现全局鲁棒控制和抑制积分饱和现象,设计了四轮主动转向非线性积分滑模控制方法。最后,硬件在环试验结果表明:在存在内外部不确定扰动情况下,KFESO观测器具有较高的观测精度;在四轮主动转向操纵稳定性的控制方面,KFESOISMC方法相比LQR和ISMC方法具优良的抗扰性能。

四轮转向汽车控制策略及稳定性研究

提出了一种四轮转向横向控制和制动力纵向联合控制(4WS-DYC)的控制策略。建立了二自由度车辆动力学模型,计算稳态时车辆的质心侧偏角和横摆角速度;基于最优控制理论建立了四轮转向LQR控制器和分层制动力纵向控制器;最后验证了双移线工况下控制策略的效果。结果表明:4WS-DYC控制策略有效,相比Car-Sim自带模型,低速时质心侧偏角降低了65%,高速时横摆角速度下降了34%。

四轮转向汽车电子控制系统的研究与开发

文章对四轮转向汽车 (4WS———fourwheelsteering)控制系统的组成和结构原理作了简单介绍 ,详细阐述了电动电控式4WS汽车电控系统的硬件设计 。

基于线控四轮转向系统的车辆横向控制策略

线控四轮转向系统具备既可以提高车辆低速行驶的灵活性又可以保证高速行驶的稳定性的优点。针对车辆参数时变特性和环境的随机扰动降低了线控四轮转向系统性能的问题,提出一种自适应滑模控制策略来提高车辆的横向稳定性和轨迹跟踪能力。首先建立多自由度车辆横向动力学模型及理想的横向响应参考模型;然后考虑车辆模型的非线性,采用扩展卡尔曼滤波和改进积分法融合的方法观测车辆的质心侧偏角,以前后轴刚度作为自适应参数,采用自适应滑模控制策略降低参数时变和环境扰动的影响,达到提高参考模型跟踪性能的目的;最终以驾驶员模型进行Carsim/Simulink联合仿真。仿真结果表明所提出的线控四轮转向横向控制策略能够降低横向跟踪偏差及减小质心侧偏角的峰值。

分布式驱动电动汽车四轮转向与横摆力矩集成控制研究

针对四轮独立驱动与独立转向的分布式驱动电动汽车稳定性控制问题,提出了一种四轮转向与横摆力矩集成控制策略。采用分层控制结构,基于模糊理论设计上层控制器,根据期望横摆角速度、期望质心侧偏角与实际值的偏差,计算附加后轮转角和附加横摆力矩;下层控制器包括四轮转角控制器和四轮力矩分配器,附加后轮转角控制器根据转向盘转角和车速分别采用比例前馈加模糊反馈或阿克曼转向进行附加后轮转角控制,四轮力矩分配器根据附加横摆力矩需求采用二次规划算法对四轮力矩进行优化分配。选取典型实验工况,通过联合仿真实验对后轮转向与横摆力矩集成控制策略进行验证。结果表明:集成控制策略能有效提高分布式驱动电动汽车稳定性。

新能源汽车主动四轮转向稳定性控制技术

针对无法在不同环境下改变控制规则,导致对汽车控制时获得的横摆角速度、质心侧偏角、车轮转角与理想模型偏差大,车身侧倾角大,存在控制性能差的问题,提出新能源汽车主动四轮转向系统稳定性控制方法。构建了汽车横向动力学模型、垂直运动模型、运动状态方程以及路面输入模型,设计了自适应模糊控制器,将可调因子引入自适应模糊控制器中,使控制器可以适用于不同环境,完成新能源汽车主动四轮转向系统的稳定性控制。实验结果表明,所提方法应用后,可实现汽车主动四轮转向系统稳定性控制。

基于LTV-MPC的主动四轮转向控制策略研究

针对含有地面附着力约束和车辆转向执行机构峰值约束的主动四轮转向稳定性控制问题,提出了一种基于非线性轮胎模型的线性时变模型预测控制(LTV-MPC)方法。该方法对轮胎非线性模型进行局部线性化,结合地面附着系数和车轮转角输入限制,将该问题转化为二次规划问题,从而得到最优前后车轮转角。基于Matlab/Simulink搭建的非线性7自由度车辆动力学模型分别在前轮角阶跃输入和双移线输入工况下进行仿真试验。结果表明:相比于LQR主动四轮转向控制器,在2种工况下,基于线性时变模型预测控制器的汽车质心侧偏角峰值分别降低了29%和19.62%,改善了车辆的操纵稳定性。

四轮转向同步控制系统的研究与电子设计

介绍了利用单片机、旋转编码器和电液比例阀对工程运输车四轮转向系统进行同步控制的基本原理和实现方法。本系统针对三种行车方式,分别给出了其车轮转向的实现和控制方法,重点描述了如何实现轮位同步控制的实现方案。

四轮独立驱动汽车偏转 差动协同转向路径跟踪

为改善四轮独立驱动汽车在不同车速与路面附着系数下的路径跟踪效果,提出了偏转差动协同转向控制策略。在二自由度动力学模型的基础上,建立多点预瞄与线性二次调节(LQR)结合的前轮偏转转向路径跟踪、滑模控制与四轮转矩优化分配结合的四轮差动转向路径跟踪,采用模糊控制对偏转转向与差动转向路径跟踪的权重进行自适应分配,建立包含路径跟踪层与转角、转矩分配控制层的偏转差动协同控制策略。利用Carsim与Simulink分别建立协同转向路径跟踪与LQR偏转转向路径跟踪联合仿真平台,取车速为54、72 km/h与路面附着系数为0.3、0.8的双移线工况进行仿真得出结论:相较于LQR偏转转向路径跟踪,协同转向路径跟踪在各工况下的横向跟踪精度与稳定性均有所提高。

极限工况下无人驾驶四轮转向汽车横向跟踪控制策略

为了提高无人驾驶四轮转向汽车在不同路面附着系数的极限工况下轨迹跟踪精度,提出了一种轨迹跟踪控制策略。建立车辆三自由度动力学模型作为控制器预测模型,基于模型预测控制理论设计前轮转向控制器,考虑质心侧偏角对车辆稳定性的影响,基于模糊控制理论设计后轮转向控制器。在Matlab/Simulink和CarSim软件平台中建立联合仿真模型,选取高速高附着转弯工况和中速低附着的转弯工况进行对比试验。结果表明:考虑质心侧偏角的后轮转向控制器保证无人驾驶四轮转向汽车高速转向稳定性的同时,比未考虑质心侧偏角的后轮转角控制器轨迹跟踪精度提高约25%。

农用轮式机器人四轮独立转向驱动控制系统设计与试验

针对一般农用轮式机器人转向方式单一、难以适应田间复杂作业环境以及推广应用成本较高等问题，该文设计了一种农用轮式机器人四轮独立转向驱动控制系统，采用模块化设计方法构建了该控制系统的底层硬件部分，结合控制器局域网络（controller area network, CAN）总线、串口通讯和传感器技术实现了该机器人移动轮转角、转速等数据的采集功能且应用了有效的硬件电路隔离保护方案；基于低速阿克曼四轮转向模型与比例积分微分（proportion, integration, differentiation, PID）控制算法分析并验证了该机器人四轮独立转向驱动控制策略的有效性。试验结果表明：该机器人能够通过上位机或遥控器实现其四轮独立转向与转速控制功能，移动轮在0～360°转向过程中，控制效果鲁棒性强、稳定且转角控制的最大平均绝对误差为0.10°，通过上位机设定转速后经0.5～1 s左右，移动轮转速达到稳态，并具有较高转速控制精度。该研究为农用轮式机器人的四轮独立转向驱动控制方法提供了参考。

四轮独立转向系统控制策略与试验

提出了一种通过独立控制后轮转向以提高车辆操纵稳定性和机动灵活性的方法。具体阐述了四轮独立转向控制系统的总体结构。根据独立转向控制策略,建立了四轮独立转向汽车数学模型,推导出独立后轮转角的函数表达式。分析了四轮独立转向模型仿真结果与四轮独立转向样车道路试验结果,并验证了四轮独立转向理论的有效性与可行性。

汽车四轮转向系统的H_2/H_∞混合控制

为使汽车四轮转向系统具有良好的鲁棒性和干扰抑制性能 ,针对外界干扰 ,对汽车四轮转向系统模型进行了分析 ,并将其转化为H2 /H∞ 控制问题 ,运用Matlab的LMI控制工具箱设计了H2 /H∞ 混合最优控制器。仿真结果表明 ,设计的最优控制器具有良好控制效果。