主动前轮转向与直接横摆力矩集成控制算法

针对汽车主动前轮转向(AFS)与直接横摆力矩(DYC)协调控制问题,提出了一种基于模型预测控制的集成控制算法。该算法采用分层集成控制结构,设计了模型预测控制器,研究了二次规划轮胎力分配法,并通过仿真实验对算法进行验证。结果表明:控制算法能够提高车辆的稳定性,具有可行性;采用二次规划轮胎力分配法相对于单轮制动轮胎力分配法可扩大稳定性控制范围。     

主动前轮转向和直接横摆力矩集成控制

针对车辆操稳性控制中功能耦合的主动前轮转向（AFS）与直接横摆力矩控制（DYC）的任务协调问题,提出优化相平面法进行稳定区域划分. 基于所提方法建立轮胎侧向力特性协调准则,实现纵横向动力学系统操稳性集成控制. 以前、后轮侧偏角及两者之差作为车辆横向稳定的表征量,结合轮胎侧向力特性划分车辆横向状态为稳定、临界稳定和失稳状态区间. 建立AFS与DYC的协调准则. 考虑控制算法面向实际应用时状态量的获取问题,建立基于超螺旋算法的状态观测器估计车辆前后轮侧偏角. 分别设计基于自适应超螺旋高阶滑模算法的AFS和DYC控制器,在消除控制器抖振和避免频繁切换的基础上完成稳定性控制. 试验结果表明,所提协调准则和控制算法对协调AFS和DYC有积极作用,且操稳性控制效果良好.     

汽车DYC的LQG/LTR鲁棒控制方法研究

针对直接横摆力矩控制(DYC)系统控制方法,建立了车辆侧向动力学的线性二自由度状态空间模型,设计了DYC系统的LQG/LTR鲁棒控制器.建立了能反映车辆转向工况基本动力学性质的七自由度车辆系统动力学模型,在MATLAB/Simulink环境下对开发的LQG/LTR控制器进行了系统仿真分析.仿真结果验证了该控制方法的可行性和有效性,不同路面附着系数与不同转向工况的控制效果表明,设计的控制器具有较强的鲁棒性和自适应性.     

基于模型预测控制的汽车底盘集成控制

为了实现汽车底盘的集成控制,提出了模型预测控制(MPC)方法。在紧急避障操纵时,利用四轮差动制动和主动前轮转向集成控制的方式实现对汽车理想操纵特性的跟随。上层集成控制器通过模型预测控制方法决策下层子控制器所需的附加横摆力矩和前轮附加转角。建立了七自由度非线性车辆模型作为预测模型,并通过实车试验对其精度进行了验证。在Carsim中的虚拟试验对模型预测控制方法的控制效果进行了验证。     

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.     

基于模型预测的车辆稳定控制

利用三自由度车辆模型设计了模型预测控制器,发动机力矩PI控制器和制动力矩模糊控制器。并针对制动单移线转向行驶典型工况进行了仿真验证,结果表明,所设计的车辆稳定性控制器具有良好的控制效果,能够明显的改善车辆操纵稳定性;开发的制动力矩算法能够充分利用各个车轮的制动力,使得在发动机力矩改变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。     

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。     

Multi-objective optimization of active steering system with force and displacement coupled control

A novel active steering system with force and displacement coupled control (the novel AFS system) was introduced, which has functions of both the active steering and electric power steering. Based on the model of the novel AFS system and the vehicle three-degree of freedom system, the concept and quantitative formulas of the novel AFS system steering performance were proposed. The steering road feel and steering portability were set as the optimizing targets with the steering stability and steering portability as the constraint conditions. According to the features of constrained optimization of multi-variable function, a multi-variable genetic algorithm for the system parameter optimization was designed. The simulation results show that based on parametric optimization of the multi-objective genetic algorithm, the novel AFS system can improve the steering road feel, steering portability and steering stability, thus the optimization method can provide a theoretical basis for the design and optimization of the novel AFS system.     

侧向风干扰下的汽车主动前轮转向最优控制

侧向风对汽车行驶操纵稳定性有重要影响.通过分析侧向风干扰下车辆稳定性,提出基于主动前轮转向(active front wheel steering,AFS)的控制策略.AFS控制器采用线性二次型最优控制算法,以实现横摆角速度和质心侧偏角目标值跟踪.为了评价控制算法,基于MATLAB/Simulink和CarSim协同仿真环境建立整车动力学模型、单点预瞄驾驶员模型、控制器模型、道路和侧向风模型.仿真结果表明,AFS可有效提高车辆在侧向风干扰下的操纵稳定性,且控制算法对车速和路面附着系数具有良好的鲁棒性.     

Chassis integrated control for 4WIS distributed drive EVs with model predictive control based on the UKF observer

Four-wheel independent steering(4 WIS) system and direct yaw moment control(DYC) have an important influence on vehicle lateral stability. However, DYC has a great effect on the longitudinal velocity, and the capability of 4 WIS is limited to stability.To decrease the influence on the longitudinal velocity and improve the stability of electrical vehicles, a chassis controller integrated with a 4 WIS system and a DYC system with model predictive control(MPC) is designed. The framework consists of an unscented Kalman filter(UKF) observer and an MPC that contains three blocks: supervisor blocks, upper blocks and lower blocks. First, the sideslip angle, longitudinal velocity and lateral tire forces are estimated by the UKF observer; second, a bicycle model is utilized in the supervisor to calculate the desired values; third, the upper blocks are designed with the MPC to optimize the target steering angles and longitudinal tire forces under the constraints of subsystems; to facilitate the design of the MPC, a nonlinear tire is simplified based on the Taylor expansion method; finally, the target steering angles and longitudinal tire forces are achieved by the lower blocks. The integrated controller is simulated on the co-simulation platform of MATLAB-Carsim. The results show that the proposed integrated controller has less impact on longitudinal velocity and could effectively improve vehicle stability.     

基于直接横摆力矩控制的汽车稳定性控制策略

建立了适用于汽车稳定性分析的人-车闭环系统整车动力学模型,提出了保证质心侧偏角为零的前馈和单神经元两种DYC控制策略。通过对这两种控制策略的低附着双移线道路仿真,对比分析了两种不同控制策略的控制效果。仿真结果表明:单神经元DYC控制策略能更有效地控制汽车运动状态,提高汽车纵向及侧向稳定性。     

汽车制动集成控制

从汽车的制动稳定性出发,在14自由度汽车动力学模型和G.Gim轮胎模型的基础上,研究了一种集成汽车防抱死制动系统、主动前轮转向系统和直接横摆力矩控制系统的集成控制系统,并制定了3个子系统协调控制规则。最后,通过仿真实验表明,该研究提高了汽车制动效能和制动稳定性。