车辆转向与驱动综合控制及横向速度观测器的设计

为了实现复杂工况下车辆自动跟踪控制,建立了纵横向耦合车辆模型,研究了车辆在弯道变速行驶工况的动力学耦合控制问题,根据滑模控制以及动态表面控制理论,提出了一种基于车辆转向与驱动控制的综合控制器,并针对横向车速不可测,设计了横向速度观测器。仿真结果表明该综合控制器具有良好跟踪性能,在复杂工况下表现出较好的动、静态特性。

基于粒子群优化算法PID参数优化的双电机耦合驱动履带车辆转向控制

针对电驱动履带车辆转向灵敏度不高、控制精度难的问题进行转向控制策略研究,对双电机耦合驱动履带车辆开展动力学分析,利用数学仿真软件建立转向动力学模型。设计一种基于粒子群优化算法对比例-微分-积分控制器(Proportional-Integral-Differential controller,PID)参数优化的转向控制策略,以改进型时间乘绝对误差积分指标为粒子群优化算法目标函数,对PID转向控制策略中的控制参数进行实时优化,动态调节控制参数,实现车辆转向控制系统优化输出。利用硬件在环仿真平台和实车试验,对控制策略进行仿真和实车试验验证,试验结果验证了控制策略的有效性。

差动转向无人车轨迹跟踪和车身姿态控制研究

针对分布式驱动无人车转向时车身在离心力作用下外倾,引起内侧车轮载荷减小,严重时会导致差动转向失效乃至车辆侧翻等问题,提出了一种差动转向无人车的轨迹跟踪和车身姿态控制方法;该控制方法可通过差动转向实现无人车轨迹跟踪,同时通过主动悬架实现转向时车身主动内倾来保证差动转向有效性,提高了无人车的操纵稳定性。建立考虑侧倾因素的车辆模型及参考模型,通过分数阶单点预瞄驾驶员模型得到了参考模型跟踪期望路径所需的参考前轮转角;基于此,设计了H_(∞)鲁棒控制器,通过控制差动转向无人车的横摆角速度和车身内倾角,分别跟踪参考模型提供的参考值,得到了所需的差动力矩及左右侧主动悬架控制力。研究结果表明:所设计的分数阶单点预瞄驾驶员模型和H_(∞)鲁棒控制器能有效保证差动转向无人车实现轨迹跟踪,同时实现了车身姿态控制。

高速履带车辆静液驱动转向控制策略

为解决高速履带车辆静液驱动转向行驶控制问题,在对静液驱动履带车辆转向行驶理论分析基础上,得到了考虑转向安全性和系统最高承受压力影响的车速与相对转向半径间的相互制约关系。设计了高速履带车辆静液驱动转向控制策略,该转向控制策略由综合转向控制单元和泵、马达排量控制器相互配合实现。运用Matlab/Simulink软件对系统进行转向控制仿真分析,仿真结果表明该转向控制策略可在满足系统压力限制以及保证车辆不侧滑的条件下自动降低平均车速以保证驾驶员期望转向半径的准确实现。

考虑履带滑转滑移的电驱动履带车辆转向控制

为消除车辆转向过程中履带滑转滑移对电驱动车辆运动学控制的影响,准确实现车辆的转向轨迹控制,对考虑履带滑转滑移的电驱动车辆转向控制策略进行研究。分析表征履带车辆转向过程滑转滑移特性的转向半径修正系数及转向角速度修正系数,在此基础上提出考虑履带滑转滑移的转向控制策略,利用转向半径修正系数及转向角速度修正系数对电机转速控制指令进行修正。通过仿真和试验,对比了不考虑履带滑转滑移的转向控制策略和考虑履带滑转滑移的转向控制策略。结果表明,考虑履带滑转滑移的转向控制策略可以准确地实现转向控制目标,验证了该转向控制策略的可行性。

静液驱动履带车辆转向神经网络PID控制仿真

根据履带车辆转向运动学和动力学分析,提出转向控制策略,可在满足系统压力限制以及保证车辆转向安全条件下自动降低平均车速以保证驾驶员期望转向半径的准确实现。转向控制器由神经网络PID控制器和泵马达排量控制器组成。运用Matlab/Simulink对系统进行神经网络转向控制仿真分析,仿真结果表明,与传统PID控制相比较,神经网络控制输出超调量由10.5%降至4.1%,控制响应时间由4.8 s降至2.2 s,提高了系统实时性和鲁棒性。不同转向工况的仿真结果表明,采用神经网络控制可使静液驱动履带车辆获得良好的转向稳定性和操纵性。

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.

多轴机电复合分布式驱动车辆转向半径模式控制策略

基于对多轴轮式车辆的最小转向半径战技指标的要求,提出了一种适用于多轴机电复合分布式驱动车辆的最小转向半径控制系统,并详细介绍了该模式下的整车控制策略,当车辆以大前轮转角低速转向时,后两桥驱动电机产生"外正内负"的力矩辅助车辆转向从而减小最小转向半径.为验证系统性能,文中建立了包含车体纵向速度、侧向速度、横摆角速度及8个车轮旋转的11自由度整车动力学模型,并采用Gim轮胎模型表达了轮胎的非线性力学特性.虚拟样机仿真的结果表明,在该控制策略下,车辆的最小转向半径可减小10.31%,转向机动性能得到大幅度提高.

在冰雪路面上静液驱动履带车辆转向的安全控制策略

在对静液驱动履带车辆转向行驶理论分析的基础上,综合考虑系统可承受最高压力48 MPa、车辆无侧滑、附着力足够(无打滑)等安全条件,设计了在冰雪路面高速履带车辆静液驱动转向控制策略。运用Matlab/Simulink软件对系统进行冰雪路面转向控制仿真分析,仿真结果验证了本文控制策略的可行性和有效性。

双侧电机耦合驱动履带车辆斜坡转向控制策略

斜坡转向过程是履带车辆的一种典型工况,受重力沿斜坡分力的影响,其动力学特性与平面转向相差很大,转向控制难度大。为提高履带车辆斜坡转向过程的稳定性,对双侧电机耦合驱动履带车辆的转向原理和履带车辆动力学与运动学进行分析,建立斜坡转向运动学与动力学模型。在此模型基础上,提出斜坡转向模型预测控制策略。针对不同斜坡角度以及转向半径,利用MATLAB/Simulink软件对转向控制策略进行建模与仿真,并通过电驱动车辆进行了实车验证。结果表明,该履带车辆斜坡转向模型具有较高的可信性,基于模型预测的斜坡转向控制策略能够使车辆稳定地进行斜坡转向操纵。

8轮分布式电驱动车辆AFS和DYC协同控制

为提高8轮分布式电驱动车辆动力学综合控制性能,提出一种主动前轮转向系统(AFS)和直接横摆力矩系统(DYC)协同控制方法。首先,基于车辆模型求得考虑垂直载荷转移和侧倾稳定性的期望横摆角速度和质心侧偏角。其次,提出一种联合双线法和横摆角速度法的β-β̇相平面区域划分方法,将车辆状态划分为稳定域、临界稳定域和非稳定域。然后,设计包含决策层、协调控层和转矩分配层的控制器。在决策层,采用改进滑模函数设计附加横摆力矩滑模控制器和附加转角滑模控制器。在协调控制层,根据车辆状态所处的相平面区域设计3种控制策略。在转矩分配层,根据各轴的垂直载荷比例分配各轮转矩。最后,基于MATLAB/Simulink和Trucksim联合仿真平台,进行双移线跟踪试验验证。结果表明,所提控制方法具有较好的轨迹保持精度和车身姿态修正能力,能有效提高车辆的行驶稳定性。

矿用铰接式车辆四轮独立驱动控制方案设计

矿用铰接式车辆驱动系统的实时性、适应性要求越来越高,传统的铰接式车辆驱动系统已经无法满足要求。在分析矿用铰接式车辆特点的基础上,设计四轮独立驱动控制方案,以PLC控制器为核心,通过CAN总线通讯对变频器进行控制,实现了铰接式车辆变频器与电动机的“一对一”控制、转向控制,且实现了车辆运行过程的实时监控。通过试验证明:该四轮独立驱动控制方案的适应性强、通用性好,能够保证矿用铰接式车辆安全、高效、稳定运行。

整体式车辆方向盘转向控制系统的设计及应用

该文介绍了一种静液压驱动的整体式车辆的传动方式及转向控制,在实际使用中车辆原有的手柄转向控制方式存在方向不易控制且长时间操作容易使驾驶人员疲劳等弊端,为解决这些问题,设计了一种螺杆控制压力阀,实现了整体式静液压驱动车辆的方向盘控制,使车辆的驾驶方式与普通车辆的操作方式相一致,驾驶人员更轻松的操控车辆,同时提高了驾驶车辆的安全性。

静液驱动履带车辆转矩控制方法理论研究

从整车转向动力学和运动学角度出发,通过驾驶员给定内外侧马达目标转矩来分别控制马达输出转矩,从而实现整车转向运动,并对这一转矩控制方法进行了理论分析。在考虑离心力的情况下,得出了转向时两侧马达所需的转矩及转矩之和、转矩之差与相对转向半径、转向角速度和路面参数之间的关系。研究结果为转矩控制策略的实现提供了理论基础。

电驱动车辆双电机协调控制研究

对电驱动车辆的双电机驱动系统进行研究,提出了一种基于速度控制的双电机协调控制策略,实现了使用双电机的电驱动车辆的直驶和稳定转向.通过台架实验验证了控制策略的有效性,为解决使用双电机的驱动车辆的行驶稳定性问题提供了可行方案.

多轴转向车辆二自由度鲁棒控制

为解决多轴转向车辆对参数不确定性所引起的鲁棒性较差的问题,该文在引入多轴转向车辆和两轴车辆的统一动力学模型的前提下,利用线性分式变换把模型中不确定结构与确定结构分开,并提出二自由度鲁棒控制器设计方法,其中前馈控制器实际上是模型匹配问题,反馈控制器是结构奇异值μ分析与综合问题。通过仿真看出,设计的前馈控制器对车速变化能进行独立补偿,反馈控制器对路面附着系数变化、轮胎侧偏刚度变化等引起的摄动具有很好的抑制性能,较好的实现了零质心侧偏角和横摆角速度跟踪控制目标。表明该控制方法能使系统具有良好的跟踪性能和鲁棒性。

基于线控转向的差动转向控制策略研究

针对分布式电驱动整车差动转向问题,文章以线控转向机构作为转向执行机构,研究基于横摆角速度和车辆路径的综合反馈控制策略。采用MATLAB/Simulink和CarSim的联合仿真,设计滑模控制器和线性二次型调节器,重新分配四轮转矩,决策出合理的前轮附加转角,以保证汽车的行驶稳定性,并选取典型工况对控制策略进行仿真验证。仿真结果表明,基于横摆角速度的滑模控制器与基于路径的路径跟踪控制器的综合控制策略,相较于传统基于横摆角速度和质心侧偏角的滑模控制器,车辆实际横摆角速度与理想横摆角速度误差大幅下降;车辆路径与期望路径误差亦得到有效控制。

电驱动履带车辆转向稳定性控制研究

履带车辆在高速转向时有侧滑和失控的风险。电驱动履带车辆能够达到高车速和较小的转向半径,主动轮转矩和转速控制灵活。基于转向动力学建模与特性分析,提出履带车辆转向稳定性控制方法。建立履带车辆转向动力学模型。模型考虑履带与地面间的摩擦与滑动,计算车辆转向动态过程中各履带板受到的作用力。通过数值计算得到车辆转向的相轨迹。分析系统的平衡点和稳定性,为转向控制器设计提供依据。对动力学模型进行简化,并依据简化模型设计履带车辆转向非线性自抗扰控制器(Active disturbance rejection control,ADRC),设计防侧滑控制策略。利用电驱动履带底盘在不同类型地面对提出的控制器进行验证。结果表明,与PID控制相比,提出的自抗扰转向控制方法将转向角速度跟踪的方均根误差降低7.43%,能够在较大转向角速度范围内稳定跟踪转向指令。提出的防侧滑控制方法显著提高了车辆高速转向的稳定性和平稳性。

变频控制在无驱动桥车辆行走中的应用分析

电力驱动转向的无驱动桥矿用车辆中,同侧两个车轮分别由同一电动机驱动。通过对该车行走转向系统特点的分析,其车轮速度控制方法可通过转差率变频控制方法对其转速实施控制,并建立相关控制模型,为系统性能分析提供理论支持。

4WID-4WIS车辆横摆运动AFS+ARS+DYC模糊控制

对四轮独立驱动-独立转向(4WID-4WIS)车辆横摆稳定性控制进行研究。对侧偏角与横摆角速度之间的耦合性进行分析,提出了控制策略:当质心侧偏角比较小时以理想横摆角速度跟踪控制为主,当质心侧偏角比较大时以抑制质心侧偏角过大为主。基于模糊控制技术提出集成"主动前/后轮转向+直接横摆力矩控制("FRD)的新型车辆横摆稳定性控制系统。仿真结果表明,与直接横摆力矩控制(DYC)的车辆相比,FRD可明显降低车辆的制动力矩和车轮纵向滑移率,确保车辆在低附着路面上高速行驶时具有良好的横摆稳定性。