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。

基于自适应高阶滑模的转向控制器设计

针对车辆转向下的操作稳定性和侧倾稳定性不足等问题,研究前轮主动转向的非线性滑膜控制,对汽车行驶稳定性研究有一定的指导意义。采用自适应高阶滑模控制方法结合T-S模糊建模方法,考虑轮胎侧偏角非线性变化,构建模型参数观测器实时获取轮胎动态参数。通过CarSim和MATLAB/Simulink联合仿真,选取双移线和正弦停滞两种典型工况对质心侧偏角、横摆角速度、侧向加速度等性能指标的自适应高阶滑模控制方法进行仿真验证。结果表明,该方法能够改善线控转向系统对转角的动态响应性能;与传统滑模控制策略相比,该策略的横摆角速度和侧向加速度最大值分别降低了22.63%和5.4%,能够提高车辆的操纵稳定性。

基于状态反馈的四轮转向汽车最优控制

为了充分发挥四轮转向技术在改善汽车操纵稳定性方面的优势,对车辆转向的理想状态进行了分析,构建了理想转向模型。依据具有二次型性能指标的最优控制理论,以车辆转向理想模型作为跟踪目标,采用基于状态反馈和前轮前馈的控制策略,对四轮转向汽车后轮转向控制规律进行了研究,并推导了后轮转角最优控制算法。利用Matlab/Simulink工具,对所提出的后轮转向最优控制方法在不同侧重的权值下,分别与比例控制四轮转向汽车和传统的前轮转向汽车进行了动力学仿真对比。仿真结果表明:所设计的后轮转角最优控制器改善了车辆转向的瞬态与稳态响应特性,其瞬态响应的超调量减少,稳定时间缩短;侧向滑移的稳态值有所降低,从而提高了车辆转向的操纵稳定性。

基于横摆力矩的汽车制动稳定性模糊控制

为避免汽车在对开路面制动时出现跑偏或侧滑等危险工况,提出了一种利用横摆力矩方法控制汽车制动稳定性的控制模式,设计了模糊控制器,按照所确定的控制策略进行了仿真。仿真与试验结果对比表明,利用所提出的汽车制动稳定性横摆力矩模糊控制方法,能减少汽车在路面附着系数相差较大的对开路面制动时的侧滑和激转,并使汽车在制动偏驶后能快速恢复到预期行驶车道,避免了汽车制动力不平衡引起的危险工况。

车辆转弯制动动力学稳定性控制建模与仿真

在Matlab/Simlink下建立了八自由度车辆动力学模型,针对车辆转弯制动工况,采用模糊控制方法,设计了基于滑移率的ABS控制算法和分别以质心侧偏角、横摆角速度及二者加权为控制目标的直接横摆力矩控制算法。并对车辆转弯制动工况下车辆稳定性控制做了仿真分析。利用稳定性判定式,对车辆转弯制动稳定性做出了判定。结果表明,车辆转弯制动时ABS控制并不能达到稳定性控制的要求,而采用以质心侧偏角和横摆角速度加权为控制目标的直接横摆力矩控制算法能更好地达到稳定性控制的目的。

基于T-S模糊方法的车辆主动悬架多目标控制研究

为了研究因曲线运动引起的车辆侧翻及防测翻控制方法,提升车辆在不平整道路上的平顺性及紧急避障转向操纵下侧倾稳定性,采用Takagi-Sugeno(T-S)模糊建模方法,设计了主动悬架自适应多目标鲁棒控制策略。分析了基于车辆运动状态的模糊隶属度函数选择方法,当车辆直线行驶或动挠度较小时,保证车辆的行驶平顺性,当车辆发生极限转向或动挠度较大时,限制悬架相对运动量,增强对车身的垂向支撑。以优化加速度H_(∞)性能及悬架动挠度为控制目标,通过使用并行分布补偿方法将结果优化问题转换为线性矩阵不等式求解问题,确定反馈控制增益。采用自适应鲁棒控制(Aaptive Robust Control-ARC)保证系统在非线性、不确定性下,控制力跟踪的鲁棒性。通过SIMULINK及CARSIM联合仿真对主动悬架平顺性及侧倾稳定性控制效果进行验证,结果表明:该控制方法可以有效提升在良好路面正常行驶工况下车辆的平顺性,和被动悬架相比,小激励工况下,其加速度峰值降低了70%以上,在大激励下动挠度峰值相比被动悬架降低了15%以上。在随机路面输入下,车辆质心加速度均方根值相较被动悬架降低了4%以上,后轴悬架动挠度峰值降低近20%。当车辆发生侧翻危险工况时,基于T-S Fuzzy的主动悬架可以有效地增加车辆悬架支持力,减小车辆侧倾角,避免车辆发生侧翻。

汽车ESP模糊自适应控制

基于模糊控制理论设计了一种模糊自适应ESP控制器,该控制器可根据反馈的车辆状态信息自动适应车速和路面附着系数的变化。采用Matlab/Smulink建立了14自由度车辆模型和控制器模型,考虑了轮胎的非线性特性对汽车转向特性与行驶稳定性的影响。仿真结果表明,该控制器能够提高汽车在高速或光滑路面上的操纵稳定性,有较强的适应性和鲁棒性。

基于模糊控制的人-车闭路系统的操纵稳定性

采用模糊控制理论和方法，研究驾驶员－汽车－环境闭环系统的操纵稳定性。建立了驾驶员智能模型，研制出整个闭环系统的仿真软件。对几种典型工况的汽车运行进行了模拟。试验结果证明闭环系统模型合理，仿真结果正确。

基于模糊控制的EPS车辆操稳性仿真与台架试验

电动助力转向系统(EPS)直接影响到汽车的操纵稳定性。建立了汽车二自由度动力学模型和EPS模型,包括转向盘和转向柱输入轴子模型、电动机模型、输出轴子模型和齿条子模型,设计了EPS模糊控制系统结构及其控制策略。模糊控制器依据汽车行驶速度、转向盘操纵转矩与理想操纵转矩之差及其变化率得到助力转矩。进行了转向盘转角角阶越输入仿真计算和EPS台架试验验证,经过模糊控制的EPS车辆最大操纵转矩下降了42.74%,提高了车辆转弯时的操纵轻便性,结果证明了模型的正确性和控制策略的有效性。

基于直接横摆力矩控制的FSAE纯电动赛车操纵稳定性控制策略

针对双电机驱动FSAE纯电动赛车操纵稳定性控制问题,提出了基于直接横摆力矩控制的操纵稳定性控制策略。采用扩展卡尔曼滤波对实际质心侧偏角进行估计,分别设计了基于PID控制、基于模糊逻辑控制以及基于PID模糊逻辑联合控制的附加横摆力矩控制器;并在方向盘转角阶跃工况以及双移线工况下,基于Matlab/Simulink平台进行了仿真对比。利用A&D5435半实物仿真平台和Matlab/Simulink代码自动生成技术,搭建了FSAE纯电动赛车硬件在环试验平台,并进行了双移线工况的实车试验验证。结果表明:文中提出的PID模糊逻辑联合控制策略相比于无控制和PID控制横摆角速度的稳态值和极值最多分别减小12. 17%和43. 87%,质心侧偏角的稳态和值极值最多分别减小8. 4%和68. 53%,并且收敛速度变快,提高了车辆的操纵稳定性。

智能车辆主动避撞与稳定性联合控制仿真

为改善车辆在主动避撞过程中的车辆动力学特性,在MATLAB/S imu link环境下结合驾驶员模型分别设计了基于模糊控制理论的主动避撞控制处理器、制动稳定性控制器和转向稳定性控制器,从而能够在车辆主动避撞过程中综合考虑避撞和稳定性两个目标。并在ADAMS中建立了整车模型,联合MATLAB进行了仿真研究,仿真结果证明,在相同的避撞控制方式下,加入稳定性控制的车辆避撞效果和响应曲线要优于未施加稳定性控制的车辆,验证了本文所设计的控制器的有效性。

基于主动转向与模糊滑模控制ESP的协同控制研究

为了进一步提高汽车底盘协同控制的稳定性与可靠性,设计了一种新的协同控制系统,该协同控制系统由主动转向控制器和电子稳定控制系统(Electronic Stability Program,ESP)控制器组成。ESP控制器基于滑模变结构控制方法中滑模面的模糊逻辑调整策略,并利用模糊控制器建立可跟随车辆状态变化的动态滑模面,与主动转向系统进行协同控制研究。最后基于硬件在环试验平台完成了低路面附着系数和高路面附着系数路面的双移线工况试验分析,试验结果表明:相较其他控制方法,基于主动转向与模糊滑模控制ESP的协同控制可以更好地改善车辆在不同工况下行驶时的操纵稳定性和安全性。

模糊控制理论在驾驶员-汽车-环境闭环系统操纵稳定性研究中的应用

本文采用模糊控制理论方法,对驾驶员-汽车-环境闭环系统的操纵稳定性进行了研究,建立了驾驶员智能模型,研制了整个闭环系统的仿真软件,模拟了几种典型工况的汽车运行。试验证明闭环系统模型合理,仿真结果正确。

基于模糊控制的EPS车辆操纵稳定性研究

电动助力转向系统(EPS)通过电动机提供助力转矩,协助驾驶员进行转向操纵;在EPS动力学分析的基础上,建立了EPS和汽车二自由度动力学模型,设计了基于模糊控制理论的EPS控制系统及其控制策略,在Simulink中搭建EPS及其模糊控制系统模型,得到汽车车身侧偏角和横摆角速度仿真结果;计算结果表明,与无助力的机械式转向系统相比,装备EPS的车辆车身侧偏角的峰值和标准差分别减少了18.8%和19.1%,具有更好的汽车操纵稳定性。

融合主动转向功能的电动助力转向系统H_∞控制

针对传统电动助力转向(EPS)系统不能在车辆极限工况行驶时实施主动转向,也不能对驾驶员的转向误操作进行主动补偿的问题,建立了融合主动转向功能的EPS整车操纵动力学模型,并以转向轻便性、灵敏性、回正特性及整车操纵稳定性为系统评价输出,运用H∞鲁棒控制策略对基于整车操纵稳定性控制的汽车EPS系统控制特性进行了仿真分析。仿真结果表明,集成主动转向功能的EPS控制系统,既能够实现EPS系统的传统控制特性,又能够根据汽车极限运行工况时整车操纵稳定性的要求实施主动转向,从而有效降低车身横摆角速度和质心侧偏角,并最大程度地发挥EPS的功能调节范围。

车辆座椅悬架自适应模糊PID控制及仿真

为提高车辆座椅悬架减振性能,建立了简化的三自由度车辆座椅悬架模型,结合模糊控制与PID控制理论提出了座椅悬架自适应模糊PID控制方法。该方法中以座椅垂直振动速度的误差为控制参量设计了PID控制器,将座椅垂直振动速度误差及误差变化率作为模糊控制器的输入变量,利用模糊控制规则对PID控制器参数进行在线自调整。以C级路面白噪声随机信号为输入,利用MATLAB/Simulink对自适应模糊PID控制器进行了仿真。结果表明:相对于不加控制和PID控制的座椅悬架系统,自适应模糊PID控制方法可以明显改善座椅质心处的垂直振动加速度。

基于模糊控制技术的汽车制动稳定性仿真研究

针对汽车在转弯制动时出现的制动距离过长和侧向路径偏离状况,提出了利用两侧轮胎制动力差产生的横摆力矩控制汽车侧向路径偏离的控制策略,设计了模糊控制器.仿真研究表明,利用所提出的横摆力矩模糊控制策略能减少汽车在弯道路段制动时的侧向路径偏离距离,使汽车在制动时能保持预期轨迹,提高了汽车的制动安全性和稳定性.

基于驾驶员模型的4WS车辆操纵稳定性研究

建立了四轮转向车辆(4WS)的动力学模型,基于单点预瞄的驾驶员数学模型,编写了四轮转向车辆在S型道路和复杂赛车跑道行驶的闭环运动仿真程序,对比例控制策略的四轮转向车辆进行运动学和动力学进行高速动态仿真。仿真结果表明:在高速行驶下的四轮转向车辆操纵稳定性优于前轮转向车辆,系统具有良好的动态特性,更能有效地提高车辆瞬态操纵稳定性和安全性。

无人车运动稳定性的模糊神经网络PID控制

受转向或侧向风影响,无人驾驶车在运行的过程中易产生失稳.采用了模糊神经网络PID算法,将系统输出偏差的变化量,经模糊化后输入到神经网络PID控制器中,对车辆的质心侧偏角、横摆角速度进行调整,达到控制车辆平稳运行的目的.在不同的工况下对算法的有效性进行了试验分析.结果表明,该算法使系统响应超调减少,反应时间加快,具有较强的抗干扰性.

四轮转向车辆直接横摆力矩的模糊PID控制研究

引入轮胎魔术公式,建立了四轮转向车辆的三自由度非线性动力学模型。将四轮转向与直接横摆力矩相结合,以车辆横摆角速度为控制变量,设计了模糊PID控制器。利用Matlab/Simulink工具,将此控制器应用于非线性四轮转向车辆动力学模型进行了仿真。