基于横摆率跟踪的4WS车辆闭环操纵稳定性

从车辆操纵稳定性多状态量的响应等方面着手,提出了4WS车辆横摆率跟踪多状态最优控制方案,建立了考虑四轮转向车辆动态响应的闭环操纵稳定性仿真模型,比较了采用横摆角速度多状态最优控制方法与前后轮转向比是车速函数的四轮转向控制方法的操纵稳定特性.结果表明对于使用横摆角速度多状态最优控制的4WS车辆,其转向过程中的侧向加速度和横摆角速度等操纵稳定性瞬态特性均明显优于其它4WS控制方法的车辆,同时保持操纵稳定性的稳态特性不变.     

4WS整车虚拟样机建模与动力学仿真

为了改善汽车在高速行驶转弯时的操纵稳定性，运用动力学仿真软件ADAMS，在其专业汽车模块ADAMS/CAR下研究了4WS汽车建模及其瞬态和稳态操纵动力学特性。以质心侧偏角和横摆角速度响应为评价指标，在角阶跃输入下高速转弯时，对前后轮转角成比例关系的4WS汽车和FWS汽车分别做了动力学仿真研究。对比分析了两者的质心侧偏角和横摆角速度响应特性，从分析结果得出，后轮主动参与转向，总体上有助于改善汽车在高速行驶转弯时的动力学响应特性，但是不同的因素也会对操纵稳定性产生不利的影响。     

四轮线控转向系统的转向控制策略研究

为了控制汽车的质心侧偏角,同时保持汽车的转向增益不变,研究了四轮线控转向系统的后轮转向控制策略和前轮转向控制策略.首先建立了四轮转向整车二自由度模型,然后基于稳态质心侧偏角为零得到两种后轮转向控制策略:与前轮转角成比例型和横摆角速度反馈型,前者不改变系统极点,后者改变系统极点.基于转向增益不随车速改变得到二者的前轮转向控制策略.仿真表明,提出的前轮转向控制策略可以保持固定转向增益,降低驾驶员负担;后轮转向控制策略可以实现零质心侧偏角稳态值,控制车辆姿态,改善操纵稳定性.     

轮毂电机对汽车瞬态操纵稳定性的影响

基于某A级车各总成性能试验数据,利用CarSim建模仿真,并结合整车操作稳定性试验结果验证仿真模型的准确性.依据轮毂电机设计方案,对加装轮毂电机后的汽车进行仿真,分别从开环和闭环的角度评价轮毂电机对汽车瞬态操纵稳定性的影响.结果表明:加装轮毂电机后,汽车瞬态动态响应幅度减弱,响应变迟缓,轨迹跟踪性降低,驾驶负担增加.     

匀变速工况下汽车的转向特性仿真研究

为了研究转向工况下的汽车操纵稳定性问题,由于受到外界环境干扰和转弯离心力的影响,为保证行驶的稳定性,需准确获得变速转向工况下的动力特性,建立汽车转向工况下匀变速运动的线性二自由度动力学模型,并从整车控制的角度出发,以横摆角速度作为判据,用仿真分析模型。为提高汽车的响应特性,进行了匀变速工况下汽车的转向仿真研究。仿真结果表明,在匀加速转向时,汽车的横摆角速度响应是逐渐增加;在匀减速转向时,汽车的横摆角速度响应逐渐减小,可为汽车在转向工况下的操纵控制提供有益的参考。     

ADAMS／Car在汽车操纵稳定性仿真中的应用

在研究汽车动力学特性中,针对车辆响和操纵稳定性,利用ADAMS/Car软件建立了某轿车的操纵动力学多体仿真模型,考虑前后悬架系统、转向系统、轮胎、衬套和载重等的影响,较为真实地仿真了汽车在方向盘转角阶跃输入条件下的转向情况,为汽车的操纵稳定性分析奠定了基础,并较为详细地分析了汽车在转向盘转角的转向特性。通过对不同车速、不同载荷下的仿真研究,得出汽车在这些不同条件下的响应,研究汽车的转向特性与车速、载荷的关系。为以后汽车的操纵稳定性等此类问题的设计研究提供了参考依据。     

基于改进模糊PID控制的EPS系统建模仿真

电动助力转向(EPS)是一种新型的汽车动力转向技术。为了提高系统的响应速度、控制精度、实时性等,分析了EPS系统的工作原理,结合EPS的结构和动力学特性,建立了EPS的数学模型。在模糊PID控制基础上,提出了一种将单纯性法与模糊PID控制相结合的改进模糊PID控制方法,并在MATLAB平台上建立了EPS系统仿真模型。仿真结果表明,方法明显改善了系统的瞬态响应和随从特性,具有良好的转向灵活性和操纵稳定性。     

四轮转向车辆操纵稳定性仿真分析

对四轮转向车辆的转向特性进行了理论分析,并对某控制策略的四轮转向车辆为例进行了仿真.建立了四轮转向车辆操纵动力学模型,分析了前轮角阶跃输入下四轮转向车辆的稳态响应和瞬态响应与传统前轮转向车辆的主要区别;在四轮转向车辆状态方程的基础上二求解出横摆角速度和侧向加速度与前轮转角的传递函数,与前轮转向车辆对比分析了传递函数零、极点位置对响应特性的影响.借助Matlab/Simulink,对四轮转向车辆进行仿真,发现仿真结果与理论分析吻合.将仿真结果与前轮转向车辆进行比较,阐明了四轮转向车辆的性能优势.研究结果可为评价四轮转向车辆的系统设计提供理论依据.     

考虑高速公路横向坡道转向行驶操纵稳定性的汽车轴距和轮距分析

为分析汽车轴距和轮距设计对操纵稳定性的影响,建立高速公路横向坡道转向行驶的汽车转向动力学模型,并在MATLAB/Simulink软件中建立相应的仿真模型.采用某型汽车设计轴距和轮距进行仿真,得到以不同速度在不同横向坡度道路上转向行驶时的横摆角速度、侧向加速度和质心侧偏角.根据该型汽车的转向特性和侧翻阈值评价其在高速公路横向坡道转向行驶时的操纵稳定性,结果表明该型汽车的设计轴距和轮距满足操纵稳定性要求.计算方法和仿真结果对整车设计具有指导意义.     

基于状态反馈的线控转向系统控制策略研究

研究汽车转向稳定性控制问题.针对线控转向系统的可变转向特性对汽车操纵稳定性的影响,为保证行驶安全,建立基于车辆横摆角速度与稳态横摆角速度之差(反馈系数F1)以及车辆侧向加速度与理想侧向加速度之差(反馈系数F2)反馈的驾驶员模型.结合整车模型和综合评价指标函数,分别对反馈系数F1(F2=0)、F2(F1 =0)和F1、F2进行优化,对线控转向系统的行驶状态进行仿真并与无反馈控制的驾驶员模型进行了比较.仿真试验结果表明:基于侧向加速度与横摆角速度共同反馈的方法,对前轮转角进行补偿,可较好的控制车辆的侧向位移、侧向加速度、横摆角速度和质心侧偏角,提高车道跟踪性能、方向稳定性能、降低驾驶员的转向负担,提高汽车的操纵稳定性.     

Disturbance Observer Based Control for Four Wheel Steering Vehicles With Model Reference

This paper presents a disturbance observer based control strategy for four wheel steering systems in order to improve vehicle handling stability. By combination of feedforward control and feedback control, the front and rear wheel steering angles are controlled simultaneously to follow both the desired sideslip angle and the yaw rate of the reference vehicle model. A nonlinear three degree-of-freedom four wheel steering vehicle model containing lateral, yaw and roll motions is built up, which also takes the dynamic effects of crosswind into consideration. The disturbance observer based control method is provided to cope with ignored nonlinear dynamics and to handle exogenous disturbances. Finally, a simulation experiment is carried out, which shows that the proposed four wheel steering vehicle can guarantee handling stability and present strong robustness against external disturbances.      

自动驾驶4WS车辆路径跟踪最优控制算法仿真

针对自动驾驶车辆高速主动转向工况下传统的控制算法的控制效果容易出现较多的超调量和较长调节时间的问题,提出了基于车辆动力学模型的轨迹预测跟踪主动转向控制算法,并基于轮胎侧偏刚度非线性的特性设计了权系数线性最优二次型(LQR)后轮转角控制算法,通过联合仿真对控制算法效果进行了验证。仿真结果表明:自动驾驶四轮转向车辆在低、高速工况下进行自主换道行驶时,算法控制效果满足汽车操纵稳定性要求,且权系数LQR后轮转向算法比定侧偏刚度的LQR线性控制算法有更优越的操控性能。     

四轮转向车辆转向解耦的双点跟踪控制

针对四轮转向(4WS)无人车辆路径跟踪中的过约束问题, 本文提出一种前后轮转向解耦的双点跟踪控制策略. 建立4WS车辆单轨运动学模型, 约束前后轮转向角速度, 规划曲率连续的回旋曲线参考位姿序列, 将其解耦为前后轴中心的双点参考轨迹; 以前后轮中心点为控制点, 采用非线性反馈控制的预瞄方法分别获得转向控制率, 双点跟踪误差指数收敛于0. 仿真和实车验证结果表明, 所提出的双点跟踪控制策略横向误差标准差减少0.2 m, 横摆角误差标准差减小3.0?, 具有更大的前后轮转角控制域和较高的跟踪精度     

基于约束H∞输出反馈的四轮转向模型跟踪控制

以跟踪参考模型为控制策略,提出一种基于约束H_∞输出反馈控制的四轮转向（4WS）控制新方法．将前馈控制和反馈控制相结合,同时控制前、后轮转角,以实现实际车辆模型对参考模型的期望性能跟踪．兼顾抗干扰能力与执行机构输出饱和,将约束H_∞输出反馈控制应用于反馈控制器的设计．仿真实验表明所设计的4WS车辆系统可以很好地跟踪参考车辆模型,提高了车辆的操纵稳定性．     

车辆主动转向系统的鲁棒控制器设计研究

本文将H2/H∞鲁棒控制理论应用于电动助力转向系统的控制策略研究,在建立前轮转向理想跟踪模型基础上,提出一种基于H2/H∞模型跟踪技术的主动转向控制方法,并对设计的控制器进行仿真分析与对比.通过仿真分析,从理论上验证基于H2/H∞跟踪控制理论的转向控制器可以适用于汽车的EPS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和稳定性.     

一种小型轮式平台的设计与运动仿真

针对传统轮式车辆转向半径大,转向阻力大的问题,提出一种新型的轮式车辆平台方案。该平台的运动机构由定轴转动的前轮和万向轮后轮组成,主动轮是由轮毂电机独立驱动的前轮,后轮为从动轮;平台采用电驱动,包含电源系统,控制系统,车体等几大部分,相比于传统的车辆,该平台引进了万向轮,大大加强了平台的灵活性,转向更加方便;通过在Solid Works中建立模型,然后在RecurDyn中进行仿真,设置不同的实验条件,根据实验结果可以得到:当后轮为万向轮时,平台相对于后轮固定具有较好的转弯能力,横摆角速度减小,平台转弯更加平稳;同时,平台具有一定的越障能力,可以在一定的复杂地形上完成运动,能够跨越一定尺寸的壕沟。这一结果可以为科学研究和实际应用提供理论依据。     

基于阿克曼原理的4WID/4WIS汽车循迹控制研究

针对四轮独立驱动、独立转向汽车循迹控制精度和转向稳定性兼容问题,同时考虑减小轮胎磨损,延长轮胎使用寿命,本文基于阿克曼转向原理和RBF神经网络PID理论,提出了一种自适应的循迹控制方法.首先,设计了基于RBF神经网络PID理论的自适应转向控制器,用于控制前内轮转角,保证循迹精度;其次,后内轮以减小质心侧偏角为目标进行辅助转向,保证转向稳定性;接着,基于阿克曼转向原理,确定外轮转角,保证各轮侧偏力分配合理;最后,采用同一瞬心法,确定各车轮转速,以减小轮胎滑动率.本文搭建了CarSim和MATLAB/Simulink联合仿真平台,进行了仿真实验,结果表明：本文提出的循迹控制方法,不仅能获得较小的循迹偏差和质心侧偏角,保证了足够的循迹控制精度和转向稳定性,同时还减小了轮胎滑动率,有利于减小轮胎的磨耗.     

后轴双电机扭矩矢量控制研究

车辆的横摆响应受到转向系统、悬架系统、制动系统及驱动系统影响,传统车辆主要以转向输入进行主动控制,随着线控底盘的发展,ESC、后轮转向、扭矩矢量等技术逐步参与到车辆横摆的主动控制中;相对于ESC以制动力差产生横摆力矩,扭矩矢量可在不降低总驱动力的前提下产生横摆力矩,不会引起车辆的制动效应;通过后轴双电机扭矩矢量控制（TVC）产生主动横摆力矩,旨在改善车辆横摆响应,TVC采用前馈与反馈结合控制,基于二自由度车辆模型、目标稳态增益K及横摆角速度-速度修正因子K1建立目标横摆角速度;利用车辆模型逆函数计算横摆力矩前馈值,PID计算横摆力矩反馈值,总横摆力矩转换得到左右车轮纵向力调整量;纵向力调整量与驱动力分量叠加获得左右轮总纵向力;左右轮驱动力过大时可能会受到滑移率、电机扭矩等限制,为保证横摆力矩偏差在要求范围内,需要根据限制情况对左右轮纵向力进行调整;通过仿真验证,TVC可明显改变车辆横摆响应