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。     

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。     

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。     

基于逆乃奎斯特阵列法的车辆底盘主动转向与主动制动集成控制

为消除两种主动控制系统之间的干涉和耦合,应用逆乃奎斯特阵列法设计了车辆底盘集成控制器,分别对系统进行预补偿和动态补偿,并完成底盘集成控制系统整体构架,协调控制两个子系统。利用基于MATLAB与AMESim的联合仿真平台进行典型工况仿真分析,结果表明:基于逆乃奎斯特阵列法的车辆底盘集成控制系统能够有效地协调控制主动转向系统和主动制动系统,消除两者之间的耦合,显著提高车辆操纵稳定性。     

分布式驱动电动汽车转矩分配策略研究

针对分布式驱动电动汽车的稳定性控制问题,首先设计了基于卡尔曼滤波算法的质心侧偏角观测器以解决车辆质心侧偏角难以获取及准确性问题,其次针对车辆转矩分配策略提出了一种分层控制策略.上层控制器利用滑模变控制结构计算车辆维持稳定时所需主动横摆力矩大小,下层控制器利用主动横摆力矩结合整车动力学模型构建以最小轮胎负荷率为目标的约束矩阵,并采用粒子群算法进行转矩优化分配.在Matlab/Simulink仿真环境下进行仿真分析,搭建了七自由度整车模型、二自由度线性模型以及魔术轮胎模型,仿真结果表明车辆可以很好地跟随侧偏角、横摆角速度期望值,并具有较低的轮胎负荷率,证明了该控制策略的有效性.     

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。     

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.     

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。     

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.     

线控转向汽车横摆角速度增益优化设计

为了解决汽车线控转向系统(SBW)转向角传动比的设计问题,对SBW汽车横摆角速度增益值优化方法进行了研究。在建立整车动力学模型和驾驶员模型的基础上,从人-车闭环系统角度出发,采用汽车操纵稳定性综合评价体系中的轨迹跟踪误差评价指标、驾驶员操纵负担的评价指标、侧翻危险性评价指标和侧滑危险性评价指标并与遗传算法相结合,在典型车速下对汽车横摆角速度增益值进行了优化。试验结果表明,采用优化后横摆角速度增益值设计的SBW转向传动比可有效地提高汽车操纵性,减轻驾驶员负担。