基于主动后轮转向的车辆稳定性控制策略

为实现四轮轮毂电机驱动车辆的操纵稳定性控制,提出了主动后轮转向和附加横摆力矩复合控制策略。针对高速行驶转向灵敏度大的问题,对前后轮转向比进行优化。策略采用分层式控制框架,上层基于线性时变模型预测控制算法,建立了四轮轮毂驱动车辆时变预测模型,推导和跟踪包含后轮转向系统的理想输出轨迹,并计算了跟踪理想状态轨迹所需附加力和力矩。下层通过求解四轮转矩分配优化问题,实现了滑移率阈值控制,解决了再生制动和机械制动的分配问题。仿真结果表明,提出的复合控制策略能够达到预期控制效果,改良了车辆横纵向稳定性。

四轮轮毂驱动车辆横向稳定性的底盘协同控制

为了改善四轮轮毂驱动车辆的横向稳定性,本文提出一种综合转矩协调和主动后轮转向的底盘协同控制策略。该策略旨在跟踪期望的车辆横摆角速度和质心侧偏角的同时,有效抑制车身侧倾。基于轮毂电机驱动产生的垂向反力特性,设计了车辆纵向、横摆和侧倾运动的转矩协调解耦控制策略。为降低车辆横向动力学建模时忽略的非线性因素及模型不确定性对控制性能的影响,面向底盘协同控制设计了一种基于扰动观测器的模型预测控制方法,对非线性特性和不确定性进行估计和补偿。同时开展了硬件在环测试,通过双移线工况验证了所提出方法的有效性。结果表明,所提出的底盘协同控制策略能够有效提升车辆的横向稳定性,并减小车身侧倾运动;包含扰动观测的控制策略相比于无扰动观测补偿,对期望横摆角速度和质心侧偏角的跟踪误差分别降低了56.9%和27.3%,而车身侧倾角和侧倾角速度分别降低了8.9%和12.5%。

基于后轮转向与制动协同的车辆操控性可调控制方法研究

为解决后轮转向与制动协同的车辆操控性控制面临的转向不足、控制效果难以标定、控制器设计复杂难于工程应用等问题,提出一种后轮转向和制动的作用强度均可自由调节的控制方法,应用非线性模型设计与前馈/反馈结构,根据设计参数调节控制强度,达到按照期望程度降低车辆质心侧偏角、加快横摆响应速度的效果,并兼顾不足转向度、燃油经济性等指标。此外,该方法提供了基于可调参数进行车辆操控性调校的方法,具有精度高、运算量小、无需质心侧偏角估计及便于标定等优点。

后轮转向器布置位置对整车操稳性能的影响研究

针对后轮转向器布置在不同位置会影响整车操稳性能的问题,分别就后轮转向器布置在五连杆悬架轮心前侧和布置在轮心后侧两种布置方案从动力学角度进行了分析,得出后轮转向器布置在轮心后侧受到侧向力时悬架的侧向力柔顺转向变形系数(Lateral force steer coefficient)会向着toe-in方向变化,会使整车不足转向度变好;而布置在轮心前侧,会使整车不足转向度变差。然后在ADAMS/Car中搭建了悬架及整车仿真模型,通过K&C(Kinematic&Compliance)、稳态回转仿真,就后轮转向器布置在不同位置对悬架及整车操稳性能的影响进行了分析。仿真结果表明,后轮转向器布置在轮心后侧,后悬架的转向性能和整车操稳性能可以同时满足,且整车不足转向度跟后轮转向器布置在轮心前侧相比可以提高16.48%。

低附着路面条件下四轮独立驱动转向电动车稳定性控制研究

针对四轮独立驱动转向车辆在低附着路面的稳定性问题,提出了一种协调稳定性控制器。首先,基于模糊理论设计了主动后轮转向(active rear wheel steering,ARS)控制器,实现减小质心侧偏角的效果;然后,基于等效滑模变结构设计了直接横摆力矩控制(direct yaw moment control,DYC)控制器,以控制横摆角速度为目标;最后,基于Carsim/Simulink仿真平台搭建稳定性算法模型,进行了低附着系数双移线工况仿真对比。结果表明,所提出ARS和DYC协调控制算法能有效改善车辆在低附着路面上的行驶稳定性。

基于自抗扰液压控制技术的汽车主动后轮转向方法

车辆转向过程中,存在稳定性与安全性低下问题,因此,提出基于自抗扰液压控制技术的汽车主动后轮转向方法。通过构建汽车横向动力学模型,并基于变动液压传动比精确计算后轮转向的期望横摆角速度;利用该期望横摆角速度作为跟踪目标,设计包含扩展状态观测器、跟踪微分器和非线性误差液压控制律的自抗扰液压控制器;通过获取附加后轮转角并调整,确保汽车能够紧密跟随理想模型,实现后轮转向的精准控制。仿真结果表明:通过跟踪车辆质心侧偏角与横摆角速度,并应用液压传动比,车辆稳定性得到显著提升,有效预防侧翻风险,确保行车安全。同时,该控制方法使汽车展现出优良的横摆角速度响应特性,且质心侧偏角预估值非常准确,对于提升车辆转向性能及行车安全具有重要意义。

双横臂悬架-扭杆弹簧-电动轮模块的开发与应用

减少四轮驱动电动汽车关键零部件的种类,简化整车结构,是降低其批量化制造成本的有效途径。为此, 在对悬架导向机构和转向机构进行优化设计的基础上,提出双横臂悬架-扭杆弹簧-电动轮模块化设计概念和一 种零前束变化非转向轮双横臂悬架导向机构,实现了前后悬架-电动轮模块的通用化,并成功应用于国内第一台 线控转向四轮驱动燃料电池微型汽车“春晖三号”底盘系统的开发。

高速无人驾驶车辆轨迹跟踪和稳定性控制

针对高速无人驾驶车辆运动控制过程中轨迹跟踪精度和稳定性难以同时保障的问题,提出综合前馈-反馈及自抗扰控制(ADRC)补偿相结合的横向控制算法.通过车速和道路曲率信息计算前馈稳态前轮转向角,将质心侧偏角引入航向偏差,以车辆航向角偏差和侧向偏差作为参考量进行反馈控制,通过前馈-反馈控制提升瞬态轨迹跟踪性能.设计自抗扰控制器,通过扩张状态观测器对未建模动态和内外界干扰进行估计,通过将后轮侧偏角控制在参考值附近来补偿前轮转角,提升无人驾驶车辆的转向稳定性和控制器的鲁棒性.不同工况下的仿真结果表明,利用该方法可以保证高速无人驾驶车辆稳定地跟踪期望路径行驶,轨迹跟踪偏差较小,对车辆参数变化和外界干扰具有较强的鲁棒性.

平面梯形机构不能精确实现无侧滑转向的证明

基于“转向机构不可能精确实现无侧滑转向”的预先判断 ,多年来人们对轮式车辆各种转向机构做了大量优化设计工作。然而迄今为止没研究过该判断是否正确。转向机构中最具代表性的整体式等腰梯形机构常被简化为平面等腰梯形机构进行设计。在此情况下 ,本文通过将实际转向角方程和无侧滑方程对比 ,证明上述判断是正确的 ,即该种平面机构不能使车辆在任意转弯半径下都做精确的无侧滑转向。

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.

平衡重式叉车底盘小波网络动态逆内模控制

提出一种基于小波网络动态逆内模控制方法的平衡重式叉车底盘集成控制策略,实现对叉车主动后轮转向(Active rear wheel steering,ARS)与直接横摆力矩控制(Direct yaw-moment control,DYC)的解耦控制,以消除叉车底盘各子系统间的耦合作用。在分析叉车底盘集成系统可逆性的基础上,确定解耦输入输出变量的匹配关系,建立小波网络动态逆模型并与原叉车底盘系统串联,将叉车底盘系统解耦为输入输出一一对应的两个独立的伪线性系统,实现了叉车底盘系统各控制回路之间的解耦;设计内模控制器对伪线性系统进行内模控制改善系统的响应品质,并进行仿真分析与基于Lab VIEW PXI和ve DYNA的驾驶员在环试验验证。结果表明,基于小波网络动态逆内模控制方法的平衡重式叉车底盘集成控制策略能够消除ARS与DYC之间的干涉和耦合,提升叉车的状态跟踪和操纵稳定性。

基于主动脉冲后轮转向的侧翻稳定性仿真与试验

本文中提出了一种新的后轮主动脉冲转向技术来提高车辆的侧翻稳定性能,并对其进行仿真分析和试验研究。首先,设计液压脉冲发生系统,并分析其运行对悬架参数和后轮转向角度的影响,基于实验SUV车辆建立多自由度的车辆侧翻动力学模型,并分析不同脉冲参数对车辆侧翻性能的影响,确定最优的脉冲参数;接着,提出车辆侧翻动态稳定指标,设计相应的控制策略,并基于Car Sim和Simulink进行联合仿真分析;最后,在实验SUV车辆上安装液压脉冲发生器,进行整车试验。仿真和试验结果表明:所提出的策略不仅可以降低车辆侧倾因子和侧倾角,有效改善车辆的抗侧翻能力,且能减少质心侧偏角和侧向加速度,提高车辆的横向稳定性。

乘用车电控转向系统的发展趋势

本文介绍了乘用车电控转向系统的发展概况。转向系统是汽车上驾驶者与其紧密接触的操控装置,其发展应考虑人因工程和驾驶安全两个方面。转向系统电控化是汽车技术发展对转向系统提出的必然要求,也是提高驾驶舒适性和安全性的基本途径。按照电控转向系统的发展历程,本文综述了电动助力转向系统、前轮主动转向系统、前轮线控转向系统以及后轮线控转向系统的结构及工作原理、关键技术以及进一步发展所面临的挑战;从结构简洁、布置方便、修正驾驶者过渡操作等方面来看,线控转向系统是电控转向系统的发展趋势。

四轮线控转向系统的转向控制策略研究

为了控制汽车的质心侧偏角,同时保持汽车的转向增益不变,研究了四轮线控转向系统的后轮转向控制策略和前轮转向控制策略。首先建立了四轮转向整车二自由度模型,然后基于稳态质心侧偏角为零得到两种后轮转向控制策略:与前轮转角成比例型和横摆角速度反馈型,前者不改变系统极点,后者改变系统极点。基于转向增益不随车速改变得到二者的前轮转向控制策略。仿真表明,提出的前轮转向控制策略可以保持固定转向增益,降低驾驶员负担;后轮转向控制策略可以实现零质心侧偏角稳态值,控制车辆姿态,改善操纵稳定性。

主动脉冲转向的横摆稳定性分析与试验研究

提出了一种后轮脉冲主动转向控制策略,运用脉冲信号作为控制器输出的后轮主动转向控制方法,对此做了理论分析和试验研究.首先,设计了产生脉冲信号的液压系统,并分析了此系统的运行对悬架参数和车辆稳态和瞬态响应的影响;分析不同脉冲参数(频率,振幅)对车辆横摆运动的影响并确定最优的脉冲参数.其次,综合跟随理想横摆角速度和抑制汽车质心侧偏角的方法,提出了控制策略与算法;运用基于CarSim和Simulink的联合仿真方法,分析此系统对汽车横摆稳定性能的影响;最后,安装液压脉冲发生器进行整车试验研究,验证仿真结果的可信性,并评价后轮脉冲转向的实用性.仿真和试验结果表明:后轮脉冲主动转向能够有效的跟踪横摆角速度和质心侧偏角提高车辆的横摆稳定性,同时可以减少质心侧倾角和侧向加速度,提高汽车的操纵稳定性.

拖挂式运材车挂车后轮转向技术研究

针对拖挂式运材车的挂车对牵引车横向干扰力大,挂车跟踪牵引车轨迹的跟踪性能不佳等问题,提出了一种挂车后轮被动转向技术。首先,对挂车后轮具有转向能力的运材车进行了横向受力与运动分析,利用牛顿第二定律构建了该运材车的横向动力学模型。然后,在MATLAB/SIMULINK中编写相应的计算程序,对运材车的横向动力学特性和轨迹跟踪性开展了相应的数值试验研究。最后,以综合考虑轨迹跟踪性与横向稳定性的评价指标最小化为优化目标,以后轮转向系统中的几何与力学参数为优化变量,运用遗传算法对运材车开展了优化研究。研究结果表明,挂车后轮转向的拖挂式运材车,其挂车对牵引车的横向干扰力明显减小,牵引车的质心侧偏角以及牵引车与挂车的横摆角速度都变小,挂车跟随牵引车轨迹的跟踪性能也得到了一定程度的提高。优化后的后轮转向系统使运材车的横向稳定性和轨迹跟踪性都得到了进一步的提高。

后轮随动转向技术应用研究综述

在阐述后轮随动转向技术原理与实现方式的基础上,从悬架衬套研究、后轮随动转向车辆的横向稳定性研究以及后轮随动转向技术在大型车辆上的应用研究3个方面,系统地分析了随动转向技术的研究现状及存在的不足,指出了目前应用于悬架系统的橡胶衬套与液压衬套研究中尚需进一步考虑的问题,以及结合磁流变液或磁流变弹性体等智能材料衬套开展车辆智能化时后轮随动转向的研究方向。

轮式车辆转向运动解析

运用矢量和矩阵,确定了在车辆直线和转弯行驶时,导向轮轴和转向节臂的方位。进而导出节臂转角、转向角和外倾角之间关系,以及阿克曼转向中的节臂转角间理想关系等方程式,为各种轮式车辆转向机构的设计和研究提供了良好的基础。

基于前后轮联动转向的菱形客车操纵稳定性研究

根据菱形客车底盘布置的特殊性,建立了前后轮联动转向的二自由度操纵模型.在此基础上,推导出菱形客车的稳定性因数,从而确定了满足不足转向的条件;同时还分析了菱形客车的操纵稳定性以及整车参数变化对其产生的影响.结果表明:菱形客车的操纵稳定性受整车质量影响较小,而受前后轴轴距和整车质心位置的影响较大.不足转向条件和各参数变化对整车操纵稳定性的影响规律将有助于菱形客车的总体设计,具有较好的工程参考意义.

基于轮毂电机驱动的山地林果茶园轮式运输车设计与试验

针对南方丘陵山地林果茶园复杂的地形地貌特点,在集中式电机驱动运输车基础上,开发了以轮毂电机驱动的山地林果茶园运输车;该运输车以36 V铅酸蓄电池为能源,采用双后轮独立驱动方式并具备电子差速转向系统。运输车最大爬坡度、续驶里程试验、差速及制动性能等关键指标性能试验结果显示:运输车满载最大爬坡度为15°,最小转弯半径为2395 mm,空载和满载状态下以常用车速20 km/h行驶时平均里程分别可达66.97和46.33 km;满载时运输车分别以初速度25、20、15、10 km/h行驶时的紧急制动距离分别为5.83、4.11、2.68、1.57 m,试验值与理论值的最大相对误差为8.2%;运输车还具备良好的差速转向性能。