多轴转向车辆零侧偏角控制策略研究

建立了多轴转向车辆的二自由度操纵动力学模型,并得到多桥转向车辆横摆角速度,质心侧偏角及侧向加速度与前轮转角之间的传递函数的通用公式。在此基础上,得到车辆采用零侧偏角控制策略时,车辆转向中心到质心的距离,横摆角速度增益及侧向加速度增益的表达式。以某五轴转向车辆为例,对其转向性能进行了分析,结果说明:零侧偏角控制策略能适用于工程车辆,且能使车辆转向更平稳,在高速运行时,能显著提高车辆的稳定性。

主动悬架与多桥转向混合控制器的设计与仿真分析

为了改善多桥车辆操纵稳定性和行驶平顺性,通过建立多桥车辆的5+2n自由度动力学模型,设计了主动悬架与多桥转向线性系统二次型最优控制(LQG)综合控制器。通过仿真试验,对比分析了采用与不采用综合控制器2种情况下,多桥车辆不同车速下对阶跃信号的各项性能指标的响应。结果表明:低速情况下,采用综合控制器较不采用控制器的多桥车辆侧偏角峰值减小0.03rad、横摆角速度峰值减小0.1rad/s、车身侧倾角峰值减小0.015rad、俯仰角峰值减小0.015rad、车身垂直加速度峰值减小0.3m/s2、轮胎动位移峰值减小0.009m;高速情况下,以上各性能指标峰值分别减小0.095rad、0.4rad/s、0.075rad、0.09rad、2.1m/s2、0.018m。多桥车辆采用综合控制器相对于不采用控制器时的操纵稳定性和行驶平顺性都有显著改善。

多轴转向车辆的转向性能

建立了多轴转向车辆的三自由度动力学普适方程,对多轴转向车辆的不同转向方式进行对比分析。分析了多轴转向性能评价参数与车速的关系以及车辆在时域和频域的响应。分析结果表明:多轴转向车辆的转向特性取决于车身质心的位置、轮胎的侧偏刚度、各轴的分布、各轴的质量及控制算法。对于同一多轴转向车辆,前轮转向和全轮机械转向的转向性能较为接近,采用零侧偏角控制策略的多轴转向车辆在高速运行时,车辆的横摆角速度、侧偏角和车身的侧倾角都比前轮转向和全轮机械转向要小,系统反应也更快捷,显著提高了车辆的稳定性、行驶安全性和乘坐舒适性。

基于模糊自适应PID控制器的多轴车辆转向控制系统设计及仿真

通过对多轴转向车辆数学模型进行简化,获得某型号五轴全路面起重机的二自由度操纵动力学模型,并基于零质心侧偏角控制策略推导出各后轮转角与前轮转角及车速的函数关系。在对比例阀和转向执行机构(液压缸)进行简化的基础上,在Matlab/Simulink中建立了转向系统完整的数学模型。为克服传统PID控制器的缺点,基于Matlab模糊逻辑控制模块建立了转向系统模糊自适应PID控制器,对PID控制器各个控制参数进行在线整定,以此获得较高的控制精度。以25km/h速度下稳态回转试验对该控制器进行仿真验证。经过仿真分析后发现,该模糊控制器取得很好的效果,系统响应迅速,跟随性好,完全能满足控制需要。