模型跟踪四轮主动转向汽车的H∞控制

将H∞优化控制理论应用于四轮主动转向汽车控制策略研究,在建立车辆转向理想跟踪模型的基础上,提出一种基于H∞模型跟踪技术的的四轮转向4WS汽车前后轮转角主动控制新方法,并对所设计的控制器进行仿真分析与对比.通过仿真分析,从理论上验证了基于H∞跟踪控制理论所设计的控制器可以适用于汽车的四轮转向系统,能很好地跟随理想车辆转向模型,有利于提高车辆的主动安全.     

四轮转向汽车的模型跟踪自适应控制

将模型跟踪自适应控制理论应用于四轮转向汽车控制策略研究,在建立车辆转向理想跟踪模型的基础上, 提出一种基于模型跟踪自适应控制技术的四轮转向,并对所设计的控制器进行仿真分析与对比.通过仿真分析,从理论上验证了基模型跟踪自适应控制理论所设计的控制器可以适用于汽车的四轮转向系统,能很好地跟随理想车辆转向模型,有利于提高车辆的操纵稳定性.     

多轴转向车辆转向系统的H2／H∞混合控制

推导了多轴转向车辆三自由度动力学模型,用Matlab软件和H2/H∞优化控制理论,设计了三自由度多轴转向车辆横摆率跟踪控制的H2/H∞混合最优控制器,建立了理想跟踪目标模型.以三轴转向车辆为对象,分析了该控制器对多轴转向车辆转向性能的影响.仿真分析结果表明,H2/H∞混合最优控制器使得多轴转向车辆具有很好的系统性能,同时保持了良好的鲁棒性能,提高了车辆的转向性能,保证了多轴转向车辆的安全性和操纵稳定性.     

路面激励下主动悬架和四轮转向的协调控制

为了研究主动悬架和四轮转向系统的协调控制,建立包含悬架系统和转向系统的整车动力学模型.基于LQR控制理论分别设计了主动悬架和四轮转向的控制器,对比分析不同加权系数时车辆在路面激励下的频率响应,研究了主动悬架和四轮转向的控制对车辆操纵稳定性的影响;针对车辆的稳态响应(不考虑路面激励的影响),采用横摆率跟踪控制策略进行前后轴主动悬架控制力的匹配控制;在主动悬架和四轮转向2个单独控制器的基础上,以主动悬架控制力的匹配为主要协调机制,设计了主动悬架和四轮转向的协调控制器,对两者的控制量进行调整.仿真结果表明,主动悬架和四轮转向的协调控制可以获得优于两者简单叠加时的整车综合性能.     

基于三步法的汽车主动四轮转向控制

为了提高线控主动四轮转向汽车的主动安全性、操纵稳定性,将三步法控制策略应用于线控主动四轮转向车辆控制问题中,以跟踪参考模型输出为控制目标设计了三步法控制器。该控制器由类稳态控制、考虑参考变化的前馈控制和状态相关的误差反馈控制3部分构成。通过对线控主动四轮转向汽车的前、后轮转角进行控制,保证实际的车辆质心侧偏角和横摆角速度对理想的质心侧偏角和横摆角速度的状态跟踪。采用非线性八自由度汽车模型对控制器的有效性进行验证。仿真结果表明:所设计的控制器能够跟踪上理想模型输出值,提高了线控主动四轮转向汽车的操纵稳定性。     

四轮转向车辆操纵稳定性的最优控制策略研究

为提高四轮转向汽车的操纵稳定性,提出一种联合后轮转向和横摆力矩的最优控制方法.从7自由度四轮转向整车模型出发,建立车辆转向的线性化简化模型和理想模型,并基于二次型最优控制理论推导出前馈控制器和反馈控制器.仿真结果表明:在低速和高速行驶工况下,相比传统的前馈控制,基于最优设计的前馈控制器能改善车辆的行驶姿态,而实施前馈加反馈的最优控制方法可获得更优的理想模型跟踪控制性能,实现了零侧偏角控制目标,同时横摆角速度的控制误差也很小,使得汽车具有更好的行驶轨迹、速度保持能力和稳定状态,进一步提高了车辆的操纵稳定性.     

半挂汽车转向稳定性反馈线性化控制

建立了半挂汽车非线性动力学模型,分析了车辆在低附着系数路面上高速转向行驶稳定性。采用遗传算法和相平面法估计了行驶速度为16.7～25m/s时车辆稳态前轮临界转角。基于非线性反馈线性化跟踪控制理论,以牵引车横摆角速度和铰接角为控制对象,设计了半挂汽车前轮主动转向和鞍座直接横摆力矩联合控制的前馈和反馈复合控制器。车辆高速阶跃转向和单移线工况仿真结果表明:联合控制器对于提高半挂汽车横向稳定性效果较好。     

基于变权重系数的LQR车辆后轮主动转向控制研究

为提高4WS汽车LQR后轮主动转向控制器的性能与适用范围,分析不同路面附着条件下质心侧偏角、横摆角速度对汽车稳定性的影响,提出一种基于路面附着系数调整最优控制中半正定矩阵Q权重系数策略.利用模糊控制理论设计变权重系数调节器,实现最优控制参数的自适应调整.通过Matlab/Simulink软件进行闭环双移线仿真试验,结果表明,在不同附着路面上行驶时,所提出的变权重系数LQR后轮主动转向控制器能够改善车辆的稳定性与安全性,保证车辆按照驾驶员预期的理想轨迹行驶,顺利完成双移线试验;相比于LQR后轮主动转向控制器,与标准双移线轨迹之间的误差降低了28.25%.通过硬件在环试验验证了这一控制系统的可行性与实时性.     

基于滑模控制的4WS汽车闭环操纵稳定性研究

针对主动四轮转向的4WS汽车操纵稳定性问题,基于滑模变结构控制原理设计了4WS控制器,用于跟踪期望横摆角速度和期望质心侧偏角;同时,为了构建人车路闭环控制系统,对真实汽车驾驶员的预瞄决策机理进行了分析研究,建立了基于方向预瞄的驾驶员模型;最后,结合汽车8DOF非线性模型对人车路闭环控制系统进行了仿真研究。仿真结果表明:设计的4WS控制器能够很好地实现对期望横摆角速度和期望质心侧偏角的跟踪控制;同时,基于方向预瞄的驾驶员模型也能很好地用于汽车的操纵稳定性控制。     

基于状态反馈的车辆底盘集成H_∞鲁棒控制

采用二自由度车辆模型作为被控对象简化模型,提出了一种基于状态反馈的H_∞鲁棒控制方法的车辆底盘集成控制策略,协调控制主动前轮转向系统和直接横摆力矩控制系统。直接横摆力矩控制系统基于HSRI轮胎模型的逆运算和PI控制实现。通过J-turn工况和正弦延迟工况对H_∞鲁棒控制器进行仿真验证,结果表明,所设计的车辆底盘集成H_∞鲁棒控制器具有良好的控制效果,能够明显地改善车辆的操纵稳定性。     

线控四轮独立驱动轮毂电机电动车集成控制

从提高车辆操纵稳定性的角度,基于模型预测控制理论对线控四轮独立驱动轮毂电机电动车进行主动转向(AFS)、直接横摆力矩(DYC)和主动悬架(AS)的集成控制研究。采用分层集成控制结构,设计了模型预测控制器。研究了驱动力矩控制分配规则和AS控制方法,实现了AFS/DYC的水平集成控制和AFS/DYC/AS的全局集成控制,并通过仿真实验对算法进行了验证。仿真结果表明:集成控制算法能够实现车辆有效跟踪期望值,提高车辆极限工况的稳定性和主动安全性。     

汽车转向制动系统的满意控制

为了提高汽车转向制动系统的实时性鲁棒性,采用"满意解"来代替"最优解"设计汽车转向和制动系统的"满意控制"。首先建立汽车制动系统和转向系统动力学模型,并分别设计了控制器,同时还建立了基于滑移率的误差制动模型和误差转向模型。在满足区域极点描述的暂态性能要求和输出方差上界描述的稳态性能的约束下,通过求取被控输出对随机扰动项的H∞优化问题,设计满意跟踪控制器。最后通过Matlab/Simulink仿真验证了所设计的控制器的有效性。     

四轮转向车辆的径向基函数神经网络复合控制器设计

建立了四轮转向车辆的八自由度动力学模型,并设计了四轮转向车辆的径向基函数神经网络控制器,该控制器采用直接闭环训练法以离线的方式进行训练。为了克服离线训练导致控制系统适应性差的缺点,本文同时设计了一个单神经元自适应PSD控制器,它与径向基函数神经网络控制器组成复合控制系统共同完成对四轮转向车辆的控制。结合建立的八自由度车辆动力学模型对设计的复合控制器进行仿真实验分析,结果表明,无论匀速工况还是变速工况,径向基函数神经网络复合控制器均可有效地改善四轮转向车辆的操作稳定性。     

基于H∞理论的柔性机械臂振动主动控制

目的 研究柔性机械臂的振动主动控制问题,实现对机械臂振动的抑制.方法 使用压电元件作为驱动器,采用解析建模方法建立简化的压电柔性机械臂的动力学方程和控制系统模型,基于H∞控制理论设计了压电柔性机械臂的振动主动控制系统.结果 仿真结果表明.H∞控制器有效抑制了压电柔性机械臂的振动.尤其是低频振动分量大大下降.结论 利用H∞方法设计的控制器实现了对柔性机械臂的振动主动控制.且该方法具有强鲁棒性.     

AUV的精确航迹跟踪系统的鲁棒控制

为了解决外界海洋环境干扰下水下无人航行器(AUV)的精确航迹跟踪控制问题,针对欠驱动AUV动力学运动模型不确定性,将三维航迹跟踪控制分解为水平面和垂直面跟踪控制问题,分别建立了AUV水平面和垂直面动力学模型,在设计模型时考虑了线性近似产生的误差、不确定性和外界干扰的影响,根据鲁棒H∞控制理论设计了航向控制器和纵倾控制器.仿真结果表明,系统存在外界海流情况下,AUV能够克服外界干扰海流的影响运动到设定航迹上,跟踪误差收敛于0,控制效果良好.文中所设计的鲁棒H∞控制器能够有效克服外界干扰的影响,较精确的实现了航迹跟踪.     

基于稳定状态预测的汽车侧向稳定性控制

为提高汽车行驶的侧向稳定性,设计了一种考虑车辆稳定状态趋势的新型线性时变模型预测控制(LTV-MPC)方法.该方法利用模型预测控制的转角优化序列对汽车稳定状态趋势进行预测,并基于预测的车辆稳定状态调整轮胎侧偏刚度,实现汽车的侧向稳定性控制.仿真结果表明,该方法能够提高主动前轮转向汽车的侧向稳定性,降低控制器的计算负担.     

基于主动横摆力矩优化分配的车辆底盘集成控制

基于二自由度车辆模型设计了车辆底盘集成控制器,开发了基于二次规划法的主动横摆力矩优化分配算法。针对阶跃转向和单移线转向行驶两种典型工况进行了仿真试验。结果表明,所设计的底盘集成控制器具有良好的控制效果,能够明显地改善车辆的操纵稳定性;开发的主动横摆力矩优化分配算法能够充分利用各个执行机构,使得在主动转向角和主动制动压力等输入都较小的情况下,能获得较好的车辆操纵稳定性。     

基于模糊与PID的车辆底盘集成控制系统

建立了车辆七自由度动力模型,基于模糊和PID设计了车辆底盘集成控制器的顶层控制器,在底层,用PI方法来控制线控转向系统;用二次规划法对主动横摆力矩进行了分配,并针对单移线转向行驶工况进行了仿真验证,结果表明,所设计的底盘集成控制器具有良好的控制效果,能够明显的改善车辆的操纵稳定性;开发的分层控制算法能够充分利用各个执行机构,使得在主动转向角和主动制动压力等输入都较小的情况下,获得较好车辆操纵稳定性。     

基于神经网络的四轮转向车辆控制研究

车辆操纵稳定性是影响车辆主动安全性的重要因素，四轮转向控制可以提高车辆低速行驶时的灵活性，高速行驶时的稳定性，但是传统的四轮转向控制系统大多建立在经典控制理论的基础上，对实际车辆很难得到满意的控制效果，在考虑了轮胎非线性的双自由度车模型的基础上，建立了四轮转向车辆的神经网络正模型，并对其逆模型进行了辩识，用逆模型作控制器，使四轮转向车辆的质心侧偏角在高速行驶时基本保持为零，研究结果表明，该方法比定前后轮转向比控制法效果更好。     

一类MIMO非线性系统的H∞回路成形控制

针对一类多输入多输出非线性系统,基于H∞回路成形控制器设计方法,提出了一种新的鲁棒控制方案.分析了实际工业控制中生产过程的复杂性,运用H∞回路成形理论设计了控制器,总结了H∞回路成形控制器的特点,并在MAT-LAB环境下对某MIMO系统进行了仿真实验,比较了各种控制方案的性能,仿真结果表明该控制方案的优越性.