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。     

四轮独立转向车辆控制策略研究和操纵动力学仿真

建立了两自由度四轮独立转向(4WIS)车辆系统模型,根据四轮独立转向零稳态质心侧偏角控制策略和前轴中心虚拟转角为控制参数,推导了独立四轮转角的函数表达式;Simulink仿真结果表明,其低速机动性能和高速操纵稳定性能与前轮转向(FWS)车辆都有较大提高。与比例四轮转向车辆(4WS)相比,其低速机动性能有所提高而高速操纵稳定性能相近。     

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MATLAB/Simulink的四轮转向汽车运动学仿真与分析

为提高四轮转向汽车的行驶稳定性,分析了四轮转向系统的工作原理,建立了四轮转向系统的运动学数值模型,设计了四轮转向系统仿真试验方案和控制策略,再利用MATLAB/Simulink分别在低速8 km/h和高速100 km/h条件下对FWS与4WS两种车辆进行了仿真分析,并比较了汽车在两种速度下的质心侧偏角、横摆角速度和侧向...     

四轮转向车辆的操纵稳定性分析

针对四轮转向(4WS)车辆的操纵稳定性问题,以线性二自由度车辆模型为基础,从时域和频域两个角度分析了如何通过控制后轮转角相位与角度来提高4WS车辆的低速机动性和高速稳定性。用0.4g的侧向加速度来界定四轮转向系统的有效工作区域,推导出后轮转角的合理范围。对比分析了两种典型控制算法的稳态特性和瞬态特性,稳态特性不依控制算法的改变而改变,控制算法二则明显提高了4WS车辆的瞬态响应品质。研究结果为4WS系统的开发提供了理论依据。     

基于驾驶员模型的4WS车辆操纵稳定性研究

建立了四轮转向车辆(4WS)的动力学模型,基于单点预瞄的驾驶员数学模型,编写了四轮转向车辆在S型道路和复杂赛车跑道行驶的闭环运动仿真程序,对比例控制策略的四轮转向车辆进行运动学和动力学进行高速动态仿真。仿真结果表明:在高速行驶下的四轮转向车辆操纵稳定性优于前轮转向车辆,系统具有良好的动态特性,更能有效地提高车辆瞬态操纵稳定性和安全性。     

4WID-4WS-EV纵向驱动与横向稳定性联合控制

针对研制的四轮独立驱动四轮转向电动样车,提出了纵横向联合控制策略。基于对整车及轮胎的动力学分析,提出纵向驱动力等状态控制策略,设计了最优控制器;对线控转向二自由度单轨汽车模型进行运动分析,以前轮转向车辆为基础,获取理想横摆角速度,设计了控制前后轮转角和横摆力矩的前馈控制器,并运用最优控制理论设计了反馈控制器,以提高系统响应速度和对摄动的鲁棒性;基于Adams和MATLAB软件环境建立了整车机械动力学模型及控制器模型,进行了纵横向联合仿真分析,并与传统两轮转向等力矩控制策略进行对比,结果表明,所提出的联合控制策略具有较好的控制效果。     

4WS汽车横摆角速度跟踪μ综合鲁棒控制

实际汽车行驶总承担不同的载荷以及运行状态(如速度)变化,以横摆角速度跟踪反馈为控制逻辑,设计μ综合鲁棒控制器来抑制外部干扰,优化权函数,实现了传统四轮转向4WS(Four-wheel steering)车辆控制器难于达到的性能指标。仿真表明,所设计的4WS汽车μ综合鲁棒控制器不仅可使其具有良好操纵性能鲁棒性和稳定鲁棒性,即对外界干扰具有很好的抑制性能且不敏感于车辆参数变化, 也改善了以往H∞控制器设计偏于保守的问题。     

4WS汽车虚拟模型的闭环控制动力学仿真

利用机械系统仿真软件ADAMS建立了一种新设计的四轮转向(4WS)汽车的整车虚拟模型;利用MATLAB/Simtdink建立了4WS汽车的控制策略;通过ADAMS与MATLAB／Simtdink交互式联合仿真,研究了闭环控制下4WS汽车的瞬态和稳态操纵动力学特性。另外,仿真比较了基于横摆角速度多状态最优控制方法下、不同底盘结构参数对车辆操纵稳定性的影响。     

四轮转向汽车闭环LQR控制仿真研究

为了提高四轮转向(4WS)汽车的操纵稳定性和主动安全性,建立汽车二自由度四轮转向模型和系统状态方程,应用LQR最优控制理论建立了以横摆角速度和质心侧偏角为优化目标的四轮转向线性控制二次型最优控制模型,并基于路径跟踪策略建立预瞄驾驶员方向控制模型.基于"人-车-路"闭环控制系统,在Matlab/Simulink、CarS...     

基于差力主动转向的电动汽车的自适应控制研究

为了防止四轮独立驱动的电动轮车在差力主动转向时出现不足转向或过多转向,需要对车辆进行控制,为此建立四自由度车辆模型,采用MRAC控制策略对车辆进行控制,应用Simulink软件建立电动轮车的控制模型进行仿真,用以分析控制前后单个输入量对单个输出量的影响。Simulink仿真表明,在自适应控制下的电动轮车可较快达到稳定状态,并且瞬态响应品质良好,使系统具有较强的自适应能力和鲁棒性。     

主动四轮转向车辆的分数阶滑模控制

考虑到模型跟踪控制时的车辆状态误差主要来自于初始状态和车辆参数的差异,针对仅存在初始状态差异的主动四轮转向车辆设计了最优控制,该控制策略能让其很快地跟踪上参考模型。针对两种差异同时存在的主动四轮转向车辆,采用最优控制设计了滑模面以消除因初始状态差异所导致的车辆状态误差,并在此基础上设计了分数阶滑模控制器以进一步消除因车辆参数差异所导致的状态误差。仿真结果表明:当主动四轮转向车辆和参考模型的参数不匹配时,也能很快地让控制车辆跟踪上参考模型。可见,采用最优控制设计滑模面的分数阶滑模控制是有效的。     

分布式电动汽车协调控制方法研究

针对分布式电动汽车稳定性控制问题，提出了分布式电动汽车的横摆力矩控制与主动转向协调控制策略。采用分层控制的思想，输入信号层设计线性二自由度模型，根据车辆状态求解横摆角速度与质心侧偏角期望值。决策控制层应用模糊理论设计两输入两输出模糊控制器。分配执行层针对车速的不同设计四轮转向策略。选取单移线和双移线仿真工况，通过MATLAB/Simulink与CarSim联合仿真对控制策略进行了验证。结果表明：横摆力矩控制与主动转向协调控制策略能够有效改善汽车操纵稳定性和提高汽车行驶安全性。     

基于干扰观测器和改进模糊PID的农用车辆路径跟踪控制策略

为减少外界干扰对农用车辆路径跟踪精度的影响,提高路径跟踪系统的鲁棒性,提出了一种基于干扰观测器和改进模糊PID算法的农用车辆路径跟踪控制策略.在建立农用车辆四轮转向运动学模型的基础上,建立路径跟踪数学模型,通过对模糊PID算法的比例、积分部分进行改进和加入基于干扰主动控制的干扰观测器提高控制策略的抗干扰能力;在MATL...     

基于LMI的H_∞控制在四轮主动转向系统中的应用

针对汽车在转向过程中受到不确定干扰因素的影响,导致四轮主动转向系统的建模不准确,降低了控制系统的鲁棒性问题。应用H∞鲁棒控制理论设计了一种最优H∞反馈控制器,以提高系统的抗干扰能力。在基于干扰的汽车二自由度模型上,分析了四轮主动转向系统的工作原理。设计了四轮主动转向H∞反馈控制系统,然后将其闭环系统控制方程组转化为线性矩阵不等式(LMI)的表示方式,通过求解这个矩阵不等式可得到最优H∞控制器。经过MATLAB仿真结果表明,所设计的控制器能够在不到0.1s内使汽车的质心侧偏角收敛于0,横摆角速度在0.2s内收敛于0。其控制输出的效果明显优于传统四轮转向系统。     

动力学与瞬时转向中心求解下的4WIS车辆的转向控制方法

为了提高四轮独立转向(4WIS)车辆的转向控制性能,建立4WIS车辆的二自由度动力学模型,求解4个车轮与参考轮之间的转向角关系。在车辆坐标系中建立车轮的运动学模型,通过对车辆瞬时转向中心(ICR)的求解得出各车轮的实时运动学误差表达式,在此基础上提出了一种"动力学-运动学"复合控制策略:依据动力学计算,得出4个车轮的转向角与参考轮之间的约束关系,通过构建网络控制系统,各车轮同时跟踪目标运动轨迹,提高转向控制系统的响应速度;实时运动学误差将各车轮转向角进行虚拟连接,4个车轮协同运动提高了转向控制的平稳性与鲁棒性。仿真结果表明,该控制策略对各车轮进行协调控制,使车辆运动实时满足动力学与运动学要求,具有运算简单、响应速度快、鲁棒性强等特点。最后通过实车实验验证了控制策略的有效性。     

采用分布式控制单元的线控4WS系统研究

结合四轮转向(4WS)和线控转向(SBW)技术的优点,设计出一种符合要求的线控4WS系统,该系统可实现驾驶员转向意图采集、车轮主动转向控制以及方向盘路感传递。设计线控4WS系统控制单元时,采用分布式的ECU控制结构和CAN总线通信,有效缓解了单一控制器的工作负荷,提升了系统的响应速率和可靠性。在Matlab/Simulink软件中对线控4WS系统最优控制进行建模仿真,将仿真结果和相同条件下的台架实验结果对比,结果表明:基于分布式控制单元的线控4WS系统软硬件设计合理,可实现设计目标。     

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.     

车辆稳定性系统与四轮转向系统集成控制研究

通过ADAMS/Car软件建立了车辆虚拟样机模型,车辆模型具有四轮独立制动和四轮转向的能力。在车辆稳定性系统和四轮转向系统的基础上,基于MATLAB设计了一种分层式集成控制系统,由上层控制器和下层子系统控制器组成。下层子系统控制器包括车辆稳定性控制子系统(以目标横摆角速度为控制目标)和四轮转向控制子系统(以车身质心零侧偏角为控制目标)。上层控制器为基于规则的系统管理控制器,考虑子系统间的相互耦合因素,协调子系统间的工作关系。理论分析和仿真结果表明,构建的分层式集成控制系统是一个行之有效的综合仿真和优化控制的系统,其性能优于单独控制和叠加控制,使车辆的操纵稳定性和安全性得到显著提高,所得结果为集成控制在车辆工程中的实际应用提供了参考。     

车辆四轮转向控制平台研究

针对机-电-液复合结构的四轮转向平台具有非线性、快时变的特点，提出了模糊自适应PID控制策略。将模糊自适应补偿器与PID控制器并联，提高系统的鲁棒性和抗干扰能力。使用PID控制器稳定系统的线性标称部分，应用模糊自适应补偿器调节PID参数来补偿系统参数摄动、非线性和外界扰动对系统控制性能的影响。仿真和外加扰动实验结果验证了提出的控制策略对四轮转向平台的控制具有快速性、准确性、稳定性和鲁棒性。