主动四轮转向车辆的分层控制

针对实际主动四轮转向(4WS)车辆设计了分层控制策略,其中,设计上层控制策略的目的是为线性4WS车辆模型提供标准的输入信号,以使其具有和理想参考模型一致的转向特性。下层控制策略则针对实际4WS系统的初始状态、参数不确定性和轮胎的非线性等导致的状态误差进行了最优控制和基于线性模型的分数阶积分补偿,以提高整个系统的鲁棒性。仿真结果表明,分层控制能使得主动四轮转向车辆很好地跟踪其参考性能,且具有良好的鲁棒性。     

主动四轮转向车辆的分数阶鲁棒控制研究

首先对主动四轮转向车辆线性二自由度模型进行了输入输出解耦,分别得到了横摆角速度和质心侧偏角的传递函数,并构造了理想参考模型。为了减小系统性能受车辆参数的不确定性、未建模动态等因素的影响,在解耦的基础上引入了分数阶PIλDμ鲁棒控制方法,并通过优化得到了控制器的五个设计参数以保证该系统在要求的频域内具有很好的鲁棒性。通过MATLAB/Simulink对线性和非线性系统进行了仿真分析,结果表明,基于解耦的分数阶鲁棒控制能使得主动四轮转向车辆很好地跟踪其参考性能,且具有良好的鲁棒性。     

基于降阶观测器的四轮转向车辆随动操纵瞬态稳定性分析

对复杂的四轮转向车辆控制系统数学模型进行分析，考虑在实际车辆中质心侧偏角等量难以直接测量，提出一种基于降阶观测器的四轮转向车辆随动操纵最优控制策略，以车辆转向时的质心侧偏角和横摆角速度等为被控制量，应用最优控制理论设计反馈控制系统进行高速行驶下的瞬态操纵动态仿真，结果表明，基于降阶观测器的系统状态向量能很好地跟踪驾驶员发出的操纵指令，车辆瞬态操纵稳定性和安全性得到有效提高。     

四轮独立驱动电动汽车行驶稳定性分析与联合滑模变结构主动控制

针对四轮毂电机独立驱动汽车各轮力矩解耦可控的特点,分析车辆转向受力对四轮独立驱动电动汽车行驶稳定性的影响,提出四轮独立驱动电动汽车转向稳定性控制策略,为四轮独立驱动电动汽车四轮转矩协调控制,提升整车行驶稳定性提供了思路.基于模型跟踪控制的思想,采用分层控制思想设计控制器,控制器包含参考模型、顶层控制器、底层控制分配器.采用带质心侧偏角约束的2自由度车辆模型作为参考模型,设计出一种新的非线性联合滑模变结构主动控制的顶层控制器,该方法可以在一定程度上实现车辆横摆角速度和质心侧偏角的解耦控制,避免了横摆角速度和质心侧偏角的较大变化,从而保证汽车稳定性.在底层控制分配器中,采用基于轮胎稳定裕度最大化的最优分配方法.在Carsim软件中,搭建四轮轮毂电机独立驱动电动汽车模型,在Simulink软件中搭建控制策略模型.针对双移线工况,Carsim/Simulink联合仿真的结果表明,滑模变结构控制器具有较好的收敛性,控制分配模块可以实现四轮力矩的优化分配,能够提升车辆在极限工况下的稳定性.研究将为轮毂电机驱动车辆分布式协调控制提供理论支撑.     

基于状态观测器的4WS车辆最优随动操纵研究

建立了包含车身侧倾特性、转向系统特性和制动特性的四轮转向车辆动力学随动操纵控制模型。考虑到作为车辆状态量之一的车辆质心侧偏角难以测量,设计了用于重构车辆状态的状态观测器。最后,基于重构的车辆状态,运用最优控制理论设计了四轮转向车辆随动操纵控制器,实现了所谓的线传操纵(Steer by wire)。仿真表明,反映车辆操纵性能的车辆状态量能很好地跟踪驾驶员发出的操纵指令,车辆具有独特、良好的机动性能。     

基于降阶观测器的四轮转向车辆扰动操纵稳定性控制

考虑在实际中车辆受到不确定情形的外扰及车辆质心侧偏角和侧倾角难以直接测量,建立四轮转向(Four-wheel steering , 4WS)车辆控制系统数学模型,提出一种基于降阶观测器的前轮和四轮转向车辆扰动操纵控制策略,应用最优控制理论设计反馈控制系统,进行高速动态仿真。结果表明该降阶观测器跟踪性能良好、速度快且估计误差小;系统具有良好的动态特性和鲁棒性,4WS车辆更能有效地提高车辆扰动操纵稳定性和安全性。     

电动轮驱动汽车空间稳定性底盘协同控制

电动轮驱动汽车可以独立控制各车轮驱/制动力矩,并能够通过驱动、制动、转向和悬架系统的协同显著提升线控底盘的动力学控制能力,但车辆各子系统控制功能的简单叠加无法发挥整车控制能力。为改善线控底盘的整车稳定性控制效果,提出综合前轮主动转向、四轮差动驱动和悬架主动调控的空间稳定性协同控制方法。搭建整车动力学仿真平台,分析车辆失稳过程特征;构建底盘协同控制架构,计算出车辆状态期望值及主动悬架介入条件,设计出前轮主动转向和四轮差动驱动直接横摆力矩控制权重分配方法;设计出基于模型预测控制的前轮主动转向控制器、基于滑模变结构控制的直接横摆力矩控制器及基于非奇异终端滑模控制的主动悬架控制器并完成了仿真验证。研究表明,提出的底盘协同控制方法在不同附着条件路面上均能保证车辆安全、稳定行驶,所完成研究为线控底盘集成控制策略开发提供了新思路。     

基于分数阶微积分的机械臂迭代滑模控制策略研究

为提高工业机械臂的控制性能,将分数阶微积分理论与迭代学习控制及滑模控制相结合,提出一种有效的分数阶迭代滑模控制策略.在控制器的设计过程中,分别采用分数阶趋近律与分数阶滑模控制律两种方法将分数阶微积分引入到迭代滑模控制中,提出分数阶迭代滑模控制策略.并使用李雅普诺夫理论分析系统的稳定性.然后以一个两关节机械臂为例,通过MATLAB仿真对所提出的控制策略进行了验证.实验表明:分数阶迭代滑模控制策略可以有效提高关节的跟踪速度和跟踪精度,减小跟踪误差,具有较强的鲁棒性,并有效地抑制了滑模控制的抖振现象.     

基于分数阶微积分的机械臂迭代滑模控制策略研究

为提高工业机械臂的控制性能,将分数阶微积分理论与迭代学习控制及滑模控制相结合,提出一种有效的分数阶迭代滑模控制策略.在控制器的设计过程中,分别采用分数阶趋近律与分数阶滑模控制律两种方法将分数阶微积分引入到迭代滑模控制中,提出分数阶迭代滑模控制策略.并使用李雅普诺夫理论分析系统的稳定性.然后以一个两关节机械臂为例,通过MATLAB仿真对所提出的控制策略进行了验证.实验表明:分数阶迭代滑模控制策略可以有效提高关节的跟踪速度和跟踪精度,减小跟踪误差,具有较强的鲁棒性,并有效地抑制了滑模控制的抖振现象.     

基于分数阶微积分的机械臂迭代滑模控制策略研究（英文）

为提高工业机械臂的控制性能,将分数阶微积分理论与迭代学习控制及滑模控制相结合,提出一种有效的分数阶迭代滑模控制策略。在控制器的设计过程中,分别采用分数阶趋近律与分数阶滑模控制律两种方法将分数阶微积分引入到迭代滑模控制中,提出分数阶迭代滑模控制策略。并使用李雅普诺夫理论分析系统的稳定性。然后以一个两关节机械臂为例,通过MATLAB仿真对所提出的控制策略进行了验证。实验表明:分数阶迭代滑模控制策略可以有效提高关节的跟踪速度和跟踪精度,减小跟踪误差,具有较强的鲁棒性,并有效地抑制了滑模控制的抖振现象。