应用Simulink铰接式车辆牵引力模糊控制建模分析

在车辆运行中,根据不同路面运行状况对牵引力输出进行合理控制,既可提高车辆动力性,又能减小机构之间的冲击和磨损,提高整体寿命。针对铰接式电动轮车辆,采用牵引力控制系统,对车辆运行中的滑转率进行监测,使用模糊控制系统对牵引力进行控制,从而有效控制电机的输出转矩,以实现不同运行路面滑转率的有效控制。搭建铰接式电动轮车辆的整车动力学模型,对转向过程中的动力学方程进行分析;并搭建电机控制模型和适合本系统的牵引力模糊控制器;基于Matlab/Simulink将模糊控制器与整车模型集成整车牵引力模糊控制分析模型,对低附着系数路面、对开路面、高低附着系数对接路面的整车运行状况进行分析。由分析结果可知:车辆在不同附着系数运行时,滑转率模糊控制系统有效减小车轮的打滑程度,使得路面提供的附着力得到最大程度的利用,保证车辆行驶稳定性,提高行车安全性,控制取得很好的效果;分析方法和分析结果为此类研究提供参考。     

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。     

列车牵引粘着控制及其仿真

列车在牵引工况下,如果轮轨间相对滑动速度超过最佳相对滑动速度,车轮就会打滑甚至空转,损伤车轮和轨道.为避免这种现象的产生,建立轮轨牵引力矩传递的简化模型,利用干扰观测器对粘着系数以及车辆速度进行估计,运用递归最小二乘法预测切线力系数与相对滑动速度曲线的斜率,以判断当前状态是否滑动,采用模糊PID控制算法对系统进行控制.仿真结果表明,这种方法能够有效地使切线力系数保持在最大值附近,使相对滑动速度保持在最佳值附近,防止因车轮打滑而损伤轮轨,达到了期望的控制效果.     

基于LonWorks的复合模糊PID智能路灯节点开发

采用LonWorks现场总线技术开发了智能路灯监控节点,改进了传统的模糊PID控制器结构,采用3个子模糊控制器组成一个复合模糊PID控制器,把过渡时间作为各子模糊控制器的公共输入,并采用遗传算法（GA）对复合模糊PID控制器的隶属度函数进行了离线优化,从而使监控网络的通信效率与通信质量大大提高,并实现了路灯照度随行人车辆多少自动调节。     

一种基于遗传算法的模糊控制器研究

设计了一种基于遗传算法的模糊控制器,系统采用遗传算法优化模糊控制器的量化因子和比例因子,并将它应用在双容液位系统的控制中.仿真结果表明,采用该算法设计的模糊控制器较传统的模糊控制器具有鲁棒性强、超调量小的特点,体现了遗传算法在参数寻优方面的优越性.     

车辆防抱装置模糊控制器的参数优化

以车辆防抱装置为研究对象,应用CarSim软件建立整车动力学模型,应用MATLAB软件建立防抱装置模糊控制器。根据国标要求,在三种路面工况下进行联合仿真试验,结合响应面模型和遗传算法优化防抱装置模糊控制器的参数。通过研究确认,优化后的防抱装置模糊控制器使车辆的制动距离分别缩短了0.43 m、1.03 m和2.01 m。     

阀控液压缸力控制的研究

研究了阀控液压缸系统的力控制,以实现精确的力控制响应和高效率。将解耦合自组织模糊滑动模式控制器应用在阀控液压缸系统力控制,控制器设计结合模糊控制、滑动模式控制及解耦合控制应用于系统。实验结果显示,以解耦合自组织模糊滑动模式控制实现了力的控制,验证了控制系统的优越性,具有更佳的力控制响应,能源利用率提高30%以上。     

基于模糊滑模的机械臂鲁棒轨迹跟踪控制

针对存在外部扰动及建模误差的机械臂轨迹跟踪控制问题,提出了一种基于模糊滑模的鲁棒轨迹跟踪控制策略。在传统鲁棒控制器的基础上引入模糊滑模控制器取代等效控制项,解决了由初始系统误差较大引起的速度跳变、抖振等问题。其中模糊滑模控制器采用自适应模糊逻辑修正指数滑模趋近律中的常数项,可以优化滑动模态的品质,有效消除抖振。利用Lyapunov理论证明了系统的稳定性。仿真实验结果表明,该控制算法轨迹跟踪误差小,误差收敛速度快,具有良好的实时性。     

汽车座椅悬架振动的模糊控制研究

建立了车辆座椅悬架系统和路面输入模型,应用模糊控制理论,对车辆座椅半主动悬架模糊控制器进行设计,并在Matlab/Simulink环境下对此模糊控制器进行了仿真,将它与被动悬架以及用模糊控制器控制的半主动悬架做了比较及性能分析.仿真结果证明,相对于其他两种悬架来说,具有模糊控制器作用的半主动悬架在改善座椅悬架振动加速度、速度和乘坐舒适性方面有明显效果.     

三轴电控电动式全轮转向系统设计与控制研究

系统方案的合理确定和控制算法的选择是三轴车辆全轮转向系统设计过程中的两个关键问题。首先针对三轴车辆全轮系统方案确定问题,设计了一套电控电动式的全轮转向系统,并对系统涉及的关键环节进行了分析。同时,针对通常采用的零侧偏角比例控制全轮转向系统,高速转向时车辆横摆角速度增益过小,系统鲁棒性不好的问题,基于鲁棒控制理论,设计了零侧偏角比例控制前馈和H2/HH?鲁棒控制反馈的全轮转向控制器,并对车辆性能和车轮转角情况进行了仿真分析,仿真结果表明:鲁棒控制器能够保证车辆具有较为理想的质心侧偏角和横摆角速度,同时,相比而言,车辆状态参数响应和收敛速度更快,中后轴车轮转角更小。     

基于鲁棒积分滑模的四轮轮毂电机驱动电动汽车电液复合制动防抱死控制研究

为了充分发挥四轮轮毂电机驱动电动汽车电机制动与液压摩擦制动响应快且独立可控的优势,提高紧急制动时车辆稳定性与安全性,提出一种基于鲁棒积分滑模的电液复合制动防抱死控制策略。采用分层控制架构,上层控制器为基于鲁棒积分滑模的车轮滑移率控制,下层控制器为电液复合制动力协调分配。建立整车动力学与电液复合制动系统模型,基于Simulink-AMESim-Carsim联合仿真平台,在四种典型制动工况下对上述电液复合制动防抱死控制策略进行仿真验证。结果表明,在无需实时获取路面附着系数与轮胎纵向力的情况下,所提出的控制策略仍能消除外界干扰使车轮滑移率收敛至期望值,适用于多种紧急制动工况,响应迅速且鲁棒性强;电机再生制动与液压摩擦制动可稳定协同工作,在保证制动可靠性的同时提升了乘坐舒适性。     

基于ABS的车辆弯道稳定性控制仿真研究

车辆在低附着弯道路面上制动是一种非常危险的工况.本文从车辆在低附着弯道路面上制动整车受力的角度出发,分析了车辆弯道制动时ABS控制的不足,提出了车辆ABS与横摆力矩控制协调控制的制动力控制策略.利用模糊控制原理设计了横摆力矩控制器,在制动车辆ABS的基础上,通过对车辆的横摆力矩控制和车轮滑移率的调节,实现了制动过程中对附加横摆力矩的动态调整,从而可以在不增加硬件成本的条件下实现车辆在低附着弯道路面上制动的稳定控制.最后进行仿真试验验证了该控制方法的有效性.     

基于MATLAB下的制动系统建模、仿真及ABS控制器设计

本文对某汽车ABS制动系统进行仿真建模,并对其进行单轮模型和分段线性的轮胎模型的建立;在Matlab环境下对ABS控制器进行设计和仿真分析;提出了一种门限值控制算法,对制动液压控制系统实现增压、保压、减压动作,使得汽车制动时的滑移率控制在一定范围内,以保证汽车的平稳制动.得出ABS控制下的滑移率时域结果图、车轮前进速度...     

A novel technique for optimal integration of active steering and differential braking with estimation to improve vehicle directional stability

This study deals with the enhancement of directional stability of vehicle which turns with high speeds on various road conditions using integrated active steering and differential braking systems. In this respect, the minimum usage of intentional asymmetric braking force to compensate the drawbacks of active steering control with small reduction of vehicle longitudinal speed is desired. To this aim, a new optimal multivariable controller is analytically developed for integrated steering and braking systems based on the prediction of vehicle nonlinear responses. A fuzzy programming extracted from the nonlinear phase plane analysis is also used for managing the two control inputs in various driving conditions. With the proposed fuzzy programming, the weight factors of the control inputs are automatically tuned and softly changed. In order to simulate a real-world control system, some required information about the system states and parameters which cannot be directly measured, are estimated using the Unscented Kalman Filter (UKF). Finally, simulations studies are carried out using a validated vehicle model to show the effectiveness of the proposed integrated control system in the presence of model uncertainties and estimation errors.     

考虑路面影响的车辆稳定性控制质心侧偏角动态边界控制

路面附着系数与车辆稳定性控制的效果紧密联系,因此有必要在考虑路面影响的情况下设计一种能够适用于多种路面的质心侧偏角控制策略。在7自由度非线性动力学模型的基础上,由车轮侧向力与路面附着的关系,分析不同路面对质心侧偏角控制的影响。根据路面附着系数的不同,通过定义极限边界和线性区域边界,设计变化的动态质心侧偏角安全边界。根据横摆角速度增益判断车辆是否处于非线性状态,并在有逼近安全边界的趋势时提前施加控制,以避免产生由车轮纵向力增加引起的侧向力减小所造成的加剧车辆侧滑的趋势。基于非线性输入的滑模控制算法设计质心侧偏角控制器。通过Matlab/Simulink仿真和实车试验验证了该控制方法能够在不同附着路面条件下的有效地保证汽车的行驶稳定性。     

用于汽车牵引力控制的复杂路面轮胎—道路附着状态判断

对开附着路面条件下,汽车附着状态识别误差极易引起牵引力控制系统对高附一侧施加主动压力控制,使制动力与驱动力对耗,造成汽车抖振。因此牵引力控制中对复杂路面附着条件识别的准确性和快速性,成为评价控制器鲁棒性的关键指标,也是提高牵引力控制效果的必备因素。提出一种综合的路面附着条件识别方法,该基于模糊逻辑的路面附着识别算法,采用驱动轮左右两侧利用附着系数绝对差和滑转速度绝对差作为输入量,并引入置信度的概念,根据置信度所处区间来判断路面附着状态。通过仿真和实车试验,验证路面附着状态识别方法的有效性和及时性。     

考虑路面不平度的路面识别方法

基于滑移率控制的汽车电控制动系统实现的难点在于确定不同路面下的最佳滑移率。不平路面上路面不平度引起的动载荷会对汽车车轮速度、滑移率、制动力系数等参数带来波动,间接影响路面识别。在两种轮胎模型的基础上,将汽车平日里行驶的路面划分为6种类型,提出一种能适应不平路面的识别算法。依据路面最佳滑移率前制动力系数-滑移率曲线下的封闭面积构造一个能代表典型路面特征参数的特征值,给出6种典型路面的特征值区间并据此识别汽车当前行驶路面。建立含路面不平度激励的14自由度汽车动力学模型,通过在单一路面和对接路面上的汽车制动模拟试验验证了识别算法的有效性。结果表明算法能在不平路面上较准确、快速地识别当前给定路面状态并将识别结果便捷地用于汽车电控制动系统的最佳滑移率控制。     

Design,implementation, and test of skid steering-based autonomous driving controller for a robotic vehicle with articulated suspension

This paper describes an autonomous driving control algorithm based on skid steering for a Robotic Vehicle with Articulated Suspension (RVAS). The driving control algorithm consisted of four parts: speed controller for following the desired speed, trajectory tracking controller to track the desired trajectory, longitudinal tire force distribution algorithm which determines the optimal desired longitudinal tire force and wheel torque controller which determines the wheel torque command at each wheel to keep the slip ratio below the limit value as well as to track the desired tire force. The longitudinal and vertical tire force estimators were designed for optimal tire force distribution and wheel slip control. The dynamic model of the RVAS is validated using vehicle test data. Simulation and vehicle tests were conducted in order to evaluate the proposed driving control algorithm. Based on the simulation and test results, the proposed driving controller was shown to produces satisfactory trajectory tracking performance.     

Estimation of Road Friction Coefficient in Different Road Conditions Based on Vehicle Braking Dynamics

The accurate estimation of road friction coefficient in the active safety control system has become increasingly prominent. Most previous studies on road friction estimation have only used vehicle longitudinal or lateral dynamics and often ignored the load transfer, which tends to cause inaccurate of the actual road friction coefficient. A novel method considering load transfer of front and rear axles is proposed to estimate road friction coefficient based on braking dynamic model of two-wheeled vehicle. Sliding mode control technique is used to build the ideal braking torque controller, which control target is to control the actual wheel slip ratio of front and rear wheels tracking the ideal wheel slip ratio. In order to eliminate the chattering problem of the sliding mode controller, integral switching surface is used to design the sliding mode surface. A second order linear extended state observer is designed to observe road friction coefficient based on wheel speed and braking torque of front and rear wheels.The proposed road friction coefficient estimation schemes are evaluated by simulation in ADAMS/Car. The results show that the estimated values can well agree with the actual values in different road conditions. The observer can estimate road friction coefficient exactly in real-time andresist external disturbance. The proposed research provides a novel method to estimate road friction coefficient with strong robustness and more accurate.     

汽车防抱死制动系统分级智能控制

在分析车辆制动时轮胎与地面接触力学特性的基础上,提出一种用轮速峰值连线来求解参考车速和参考滑移率的方法。为了解决汽车防抱死制动系统(ABS)在各种条件下复杂的控制问题,设计出一种由运行控制、参数校正和组织协调构成的分级智能控制系统。在运行控制级,给出参考滑移率误差的目标轨迹,建立特征模型、控制模态集和推理规则集,以此设计出基于参考滑移率的仿人智能控制器。在参数校正级,为了弥补只针对参考滑移率控制的不足,用车轮角减速度对仿人智能控制量进行校正。在组织协调级,设计出基于轮减速度和参考滑移率的模糊智能控制器来自动辨别制动时的路面信息,给出四轮制动的协调控制规则。运用Matlab进行汽车ABS的仿人智能控制系统研究,搭建出汽车ABS全车测控系统,参照国际标准,在不同条件下进行道路试验。试验结果表明,相对于逻辑门限控制,ABS分级智能控制具有良好的制动平稳性和自适应性,可提高控制精度,是一种有效的新的ABS控制方法。