部分输入非持续激励下车辆模型系统辨识

车速和转向盘转角是用于操纵稳定性研究的车辆模型的两个输入,但是在单次试验中两个输入难以同时作为持续激励输入,由此导致了部分输入非持续激励条件下所得到的辨识模型不完整。为了解决这一问题,通过对一组蛇行试验进行不同模型结构的系统辨识,分析以车速为非持续激励输入下车辆系统模型的结构特征,提出基于Wiener模型的非线性辨识模型结构。这一模型结构包括以转向盘转角为单输入的线性辨识模型以及以车速作为变量的非线性函数。基于子空间方法获得最低试验车速下的线性辨识模型,对不同车速下的蛇行试验数据进行相关分析,获得线性系统输出残差与车速之间的关系,使用最小二乘的方法拟合出非线性函数,从而最终形成统一的非线性辨识模型。经过实车试验验证,非线性辨识模型可以适用于不同车速下的操纵稳定性研究,其精度满足使用要求。而由于辨识建模所使用的试验均为国家标准试验,使得这一方法具有了良好的工程应用价值。

绳系拖挂车辆的动力学仿真

绳系拖挂车辆是指由非专业拖车用绳子牵引一辆故障车。这种拖挂方式操纵稳定性差,前后车连接刚性差,轨迹跟随性差,易引起交通事故。为了研究绳系拖挂车辆系统的操纵稳定性,选择Dugoff非线性轮胎模型,考虑牵引车的纵向、侧向和横摆运动,建立了七自由度车辆动力学模型及绳系拖挂系统模型。基于Matlab/Simulink分析了牵引绳长度对整个车辆系统的影响,针对绳系拖挂车辆系统,提出了挂车前轮自动转向的反馈控制策略,以提高稳定性和轨迹跟随性。仿真结果显示:所提出的挂车前轮转向反馈控制不仅提高了绳系拖挂车辆的稳定性,也改善了挂车的轨迹跟随性。

基于自适应容积粒子滤波的车辆状态估计

针对车辆状态估计中由模型的强非线性、噪声的非高斯分布等相关因素导致估计精度下降甚至发散的问题,本文提出了基于自适应容积粒子滤波(Adaptive cubature particle filter,ACPF)的车辆状态估计器。首先基于非稳态动态轮胎模型,构建高维度非线性八自由度车辆模型。其次利用自适应容积卡尔曼滤波(Adaptive cubature Kalman filter,ACKF)算法更新基本粒子滤波(Particle filter,PF)算法的重要性密度函数,以完成自适应容积粒子滤波算法设计。利用车载传感器信息,运用ACPF算法实现对车辆的侧倾角、质心侧偏角等关键状态变量高精度在线观测。搭建Simulink-Carsim联合仿真平台进行了算法的验证,结果表明该算法状态估计精度高于传统无迹粒子滤波(Unscented particle filter,UPF)算法,且算法运算效率高于UPF算法,而传统PF估计值发散。研究结果为实现车辆动力学精准控制提供了理论支持。

人机共驾智能汽车紧急工况下的驾驶员应激反应

基于L2-L3级别智能汽车在人机共驾工况下驾驶员的认知特征,建立人机共驾智能汽车紧急工况下的驾驶员应激转向模型,该模型反映了驾驶员在应激过度状态下的转向特性.通过应激转向曲线中转向盘转角幅值与转向频率之间的拟合关系来表征驾驶员的应激程度.考虑高速大转角下的车身侧倾,并引入非线性轮胎模型,建立3自由度非线性整车动力学模型,通过侧向加速度的跟踪仿真对驾驶员应激转向模型进行验证.结果表明:驾驶员在应激过度行为下会使车辆产生过度的前轮转角;模型输出结果和实车试验结果有较好的匹配度,模型可以描述驾驶员应激转向特征.

电动轮汽车DYC控制硬件在环仿真

针对由于电动轮汽车缺少传统的机械差速装置,导致系统呈现严重的非线性问题,提出一种基于模糊规则的电动轮汽车DYC系统,该DYC系统可以协助驾驶员在转向时保持对车辆的控制.设计了基于x PCTarget的硬件在环仿真平台,采用DSP2812嵌入式DYC控制器与实时运行的电动轮汽车仿真模块联合进行电动轮汽车直接横摆力矩控制实验.实验结果表明,基于x PCTarget的硬件在环仿真平台的实时性很好地满足了实验要求,DYC系统可提高车辆的稳定性.

基于Lyapunov的客车稳定域估计

针对平面稳定域在评价车辆稳定性方面的不足,提出了客车空间稳定域的一种估计方法.建立了包含Pacejka轮胎魔术公式的客车三自由度非线性动力学模型,通过仿真和实车试验对比验证了所建模型的有效性.基于客车非线性动力学模型,构建了系统Jacobian矩阵,应用霍尔维茨(Hurwitz)判据分析了车辆系统稳定性随前轮转角变化情况以及车辆的临界状态.在构建客车系统二次型能量函数的基础上,利用Lyapunov法和车辆系统稳定特性确定了客车空间稳定域.客车在满载条件下的蛇形试验结果表明:应用上述方法确定的客车行驶稳定域能够较好地表征车辆系统稳定性,可为客车操纵稳定性评价和控制提供有益参考.

用模糊逻辑控制(ABS)系统改善制动性能和方向稳定性

ABS系统设计了一简单有效的模糊逻辑控制,可改善汽车制动时的制动性能,以及在均匀和不均匀(μ-分离表面)的摩擦表面上的转向制动的机动性。该系统由前后两工作控制器组成。第一控制器工作于纵向滑动,第二控制器负责车辆侧向滑动控制。在非线性轮胎特性的四轮非线性车辆模型上实行模糊逻辑控制。同时与没有模糊逻辑控制ABS系统的车辆模型比较,评估控制器性能。