汽车电子稳定程序模糊控制仿真

关于汽车安全和稳定性问题,针对汽车电子稳定程序(Electronic stability program,ESP)是一种主动安全系统.为了提高汽车在转向工况下的侧向稳定性,采用快速控制原型的方法,建立了基于H.B.Pacejka 轮胎模型的三自由度整车模型和车辆参考模型.选取车辆横摆角速度和质心侧偏角作为综合控制变量,设计了模糊控制器,并对某款车型进行了离线仿真和在线实时仿真.结果表明,设计的控制器可以很好的控制汽车的横摆角速度和质心侧偏角.改进后的方法可以提高控制系统的实时性和稳定性,为ESP的快速开发提供了参考依据.     

汽车操纵稳定性控制优化研究

在汽车操纵稳定性优化控制的研究中,为对车辆施加合适的制动力以实现车辆极限工况下的稳定,研究了汽车操纵稳定性的模糊PID控制方法.基本方法是直接将横摆角速度作为控制变量,在模糊控制的基础上加入传统的PID控制,在大偏差范围内采用模糊控制进行快速响应调整,在小偏差范围内采用常规PID控制.采用7自由度整车模型进行J-转向和换道操纵仿真,仿真结果显示模糊PID控制可以有效地提高汽车行驶时的稳定性.证明设计的控制策略能较好的满足系统的控制要求,并为汽车操纵稳定性控制研究提供有益的参考.     

驾驶员在环的SUV防侧翻控制器实时仿真设计

运用驾驶员在回路实时仿真系统设计SUV汽车防侧翻差动制动控制器并验证其有效性和可靠性。根据驾驶员的逻辑判断,得到理想的汽车行驶状态,当汽车行驶偏离理想值时,用控制系统来纠正SUV的横摆力矩。仿真实验在加拿大安省理工大学的汽车模拟器上进行,通过Fishhook和双移线工况对设计的控制器性能进行研究分析,对比控制前后对汽车侧向稳定性能的改善效果。仿真结果表明,所设计的控制器能有效提高汽车侧向稳定性和可操纵性。     

SUV侧翻预警系统硬件在环实时仿真设计

针对运动型多功能汽车（SUV）设计一种基于动态侧翻预警的控制系统。以横向载荷转移率作为侧翻指标,研究TTR侧翻预警算法及硬件实现,并应用差动制动方法对车辆进行侧倾控制。在汽车模拟器上进行硬件在环实时仿真实验,选取双移线和Fishhook工况对SUV动态侧翻预警控制性能进行分析。仿真结果显示,基于预警的防侧翻控制系统不仅可以有效地提高车辆的横摆稳定性和侧倾稳定性,且只有在出现侧翻危险时才起动制动装置,节省了制动能量。     

电动助力转向系统的滑模控制算法研究

关于汽车电动助力转向系统(EPS)控制的快速性和稳定性优化问题,传统二自由度整车模型、线性轮胎模型建模不完善及助力电机电流实时跟踪效果差.为解决上述问题,提出了一种滑模控制算法,利用七自由度整车模型和刷子模型,在Matlab/Simulink仿真软件中搭建了电动助力转向系统系统仿真模型,进行仿真研究.仿真结果表明,所设计的系统可以反映路面附着系数对自回正力矩的影响,所设计的滑模控制算法在系统动态过程中能实时跟踪目标电流,比常规PID控制具有更好的快速性、稳定性和鲁棒性,为转向爆胎的研究打下了理论基础.     

基于CAN总线的汽车驱动防滑控制仿真

驱动防滑系统是车辆主动安全系统的重要组成部分,更加有效快速的对ASR进行控制有利于提高汽车自身的安全性,基于CAN总线的网络具有极高的可靠性、良好的实时性、突出的灵活性和优良的性能价格比.文中通过CAN总线技术实现驱动防滑控制系统同发动机电控系统之间的通信,控制发动机电控单元对发动机的输出功率进行调节,在通过ASR的控制实现提高汽车行驶稳定性和动力性的同时,可以简化执行机构和控制逻辑,提高控制效果,通过仿真实现了CAN通信协议在数据通信中的应用,仿真的效果表明使用CAN总线进行数据传输和控制是可行的.     

混合动力汽车模型预测控制策略研究

针对传统混合动力汽车控制方法无法实现实时最优控制的问题,提出了基于简化混合动力汽车系统模型的预测控制智能优化策略.通过将3自由度的系统模型简化为1自由度的系统模型,并采用连续广义最小残量方法求解模型预测控制问题.运用MATLAB/Simulink与GT-POWER联合仿真平台进行仿真,实验结果验证了系统模型简化的有效性,以及所设计的模型预测控制算法大幅度提高混合动力汽车的燃油经济性的能力和实时控制性能.     

汽车转向/防抱死制动协同控制

为了解决汽车转向过程中防抱死制动稳定性问题,提出一种新的协同控制系统.该协同控制结构由转向控制器和制动控制器组成.在转向控制中设计滑模鲁棒自适应控制器和横摆力矩控制器力求改善汽车动态响应,鲁棒自适应性和稳定性.此外定义协同误差,建立汽车协同误差模型并设计汽车防抱死制动鲁棒自适应控制系统.为了减少转向系统和制动系统之间的补偿控制律难以确定的困难,提出耦合误差补偿原理与同一给定控制相结合的新的耦合控制策略.最后用仿真结果验证所设计控制算法的有效性.     

基于横摆角速度的汽车ABS控制策略的研究

研究汽车制动系统中,为了保证缩短制动距离的同时,改善汽车在附着系数分离的非对称路面上行驶制动的方向稳定性,结合单轮独立控制与低选控制方式,以横摆角速度为控制参数,提出一种兼顾制动距离和方向稳定性的ABS整车控制策略:ABS混合控制策略.建立汽车制动相关模型,对4种控制方式进行仿真分析.比较4种不同控制策略的仿真结果,表明以横摆角速度为控制参数的ABS混合控制策略能在制动距离与制动方向稳定性中找到合理的平衡点,既能充分利用每 个车轮的路面附着系数,又能防止汽车在非对称路面行驶时产生较大的制动跑偏量,提高汽车制动时的方向稳定性.综合考虑制动距离和制动方向稳定性两项指标,以横摆角速度为控制参数的ABS混合控制方式制动效果最优.     

纯电动智能汽车制动防抱死系统控制逻辑研究

线控制动技术(Brake-by-Wire)是纯电动智能汽车的关键技术之一.为了提高智能驾驶汽车制动的安全稳定性,需要针对一款纯电动智能汽车的制动防抱死系统控制逻辑进行研究.在该方案实施前,设置合理的逻辑门限值,通过Stateflow进行仿真实验.基于Simulink搭建了8自由度的车辆动力学模型,对弯道制动工况进行仿真,通过控制车辆的横摆力矩实现车辆的差动控制.通过仿真实验,验证了提出的制动防抱死系统控制逻辑的合理性,对后续的线控制动系统的研发具有指导意义.     

Four wheel steering control by fuzzy approach

This study introduces a fuzzy four-wheel steering control design method for automotive vehicles. After the analysis of some stability aspects of the vehicle lateral motion, including front steering angle variations, the representation of vehicle nonlinear model by Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy model is presented. Next, based on the fuzzy model, a fuzzy controller is developed to improve the stability of the vehicle. Sufficient conditions for stability and stabilization of the T-S fuzzy model using fuzzy feedback controllers is given. To demonstrate the effectiveness of the proposed fuzzy controller, simulation results are given showing the performance improvements of the vehicle in terms of the stability and the maneuverability in critical situations.     

A virtual yaw rate sensor for articulated vehicles featuring novel electro-hydraulic steer-by-wire technology

Steer-by-wire technologies remain under rigorous research and development given the advantages that they offer over their traditional counterparts. The spectrum of steering systems encompasses applications in the automotive, construction, agricultural, and aerospace industries, to name a few.An original electro-hydraulic steer-by-wire technology based on pump displacement control actuation, an energy efficient alternative to conventional valve control, has been previously proposed by the authors. The new concept was validated and implemented on an articulated steering prototype test vehicle, and resulted in significant fuel savings and machine efficiency increase. This paper investigates the notion of virtual sensing relative to estimating the vehicle׳s yaw rate by only measuring the articulation angle and vehicle speed. Virtual sensing is a promising concept for yaw stability control and is an attractive option for vehicle manufactures as it reduces sensor cost, maintenance, and machine downtime. The designed yaw rate sensor is validated in simulation as well as on a test vehicle by devising appropriate steering maneuvers.     

汽车转向防抱死制动控制系统研究

为了研究解决车辆转向过程中防抱死制动稳定性问题,设计了一种由执行级、协调级组成的分层控制系统,在执行级,设计了基于遗传算法的汽车ABS最优滑模控制器;设计了基于遗传算法的汽车转向滑模控制器。在协调级,针对制动和转向两个子系统提出协调控制方案,给出具体协调策略。用仿真结果验证所设计控制算法的稳定性和有效性。     

Nonlinear cascade strategy for longitudinal control in automated vehicle guidance

This paper deals with automatic control design for automotive driving with a special focus on the longitudinal control. The automotive vehicle is a complex system characterised by highly nonlinear longitudinal and lateral coupled dynamics. Consequently, the control design for automated driving should deal with both of these dynamic couplings. Indeed, the longitudinal control plays an important role in the automated guidance to ensure safety and comfort of automotive passengers. In this work, a nonlinear cascade longitudinal control based on inner and outer-loops design is proposed. The lateral control is handled following a model predictive approach ensuring the automated steering of the vehicle. Finally, the nonlinear longitudinal control is integrated with the lateral control in a whole architecture to perform a coupled longitudinal and lateral control. The effectiveness of the automated driving strategy is highlighted through simulation results.     

基于Eclipse平台的车辆自适应巡航控制仿真

自适应巡航控制是一种先进的汽车辅助驾驶系统,可以减轻驾驶员的工作量并且可以提高驾驶的便利性和安全性。目前一般都是通过MatLab仿真曲线来检验车辆自适应巡航控制算法的控制效果,但该方式不够直观形象。基于Eclipse平台,用JAVA语言搭建一个具有动态效果的车辆巡航控制仿真平台。该平台可以模拟多种典型驾驶工况,直观有效地展现车辆自适应巡航控制算法的结果。最后,在该仿真平台上设计最优PD控制算法和智能驱动驾驶（IDM）控制算法验证车辆自适应巡航控制结果。结果表明,该Eclipse仿真平台能够有效地模拟多种驾驶工况,且能够直观有效地验证多种车辆自适应巡航控制算法的结果。     

JSAE-SICE benchmark problem for vehicle dynamics control

Recently many new types of small vehicles for future urban societies have been proposed and developed. Such small vehicles tends to have reduced stability and handling ability than conventional vehicles because of their lighter weight and reduced tire performance. To cope with this problem by active collaboration of Japanese academia and industries, a benchmark problem of designing vehicle control logic for an articulated In-Wheel-Motor vehicle was settled by Japanese society of automotive industries and academia. For this purpose, simulation models of the new vehicle using multi-physics acausal modeling language Modelica were provided from the industry side. Challengers were requested to design controllers of tire steering angle, tire camber angle and tire driving force to satisfy requested vehicle dynamic characteristics. There also were some restrictions about the range of actuators. Four test scenarios were given to evaluate the control performance. Many challengers from Japanese Universities have tackled with this benchmark problem. Some results of their researches are also introduced in this paper.     

基于模型预测控制的电动车辆队列控制研究

针对车辆队列建模时参数不确定导致控制存在误差的问题,以及队列中跟随车辆稳定性问题,分析车辆纵向动力学,设计一个鲁棒MPC控制器和滑移率控制器来提高队列车辆的控制精度和稳定性.首先对纵向MPC控制器进行改进,提高车辆队列控制精度；同时为防止跟随车辆的轮胎打滑,设计一个MPC滑移率控制器对跟随车辆的轮胎滑移率进行控制约束,保证了跟随车辆的纵向稳定性.最后,进行仿真实验验证其有效性.仿真实验结果表明,与传统的LQR、MPC控制器相比,改进的鲁棒MPC纵向控制器控制精度更高,同时MPC滑移率控制器可防止跟随车辆的轮胎打滑,保证了跟随车辆的纵向稳定性.     

跨座式捷运车辆编组分布式固定时间协同巡航控制

为解决跨座式捷运车辆编组协同巡航控制问题,本文提出了基于固定时间理论的跨座式捷运车辆编组分布式协同巡航控制方法.首先,文章建立了跨座式捷运车辆编组动力学模型,明确了编组队列的控制目标,构建了分布式固定时间协同巡航控制架构,提出了跨座式捷运车辆编组分布式固定时间协同巡航控制方法.然后,本文运用代数图论描述编组间的通讯拓扑关系,应用了分布式固定时间终端滑模估计器估计领航编组的位置和速度,设计了分布式固定时间滑模控制器,并基于Lyapunov稳定性理论证明了控制器的稳定性.最后,文章进行了加速–巡航常规工况仿真实验,验证了所提出控制方法的有效性.     

汽车振动的一种模糊自适应控制

该文研究了一种汽车模糊自适应控制方法，并借助于一个二自由度的汽车动力学模型，探讨了该模糊自适应控制技术在汽车车身主动减振方面的控制问题。在测得汽车垂直振动强度，行驶速度等条件下，在保持各个状态变量和控制量的模糊集数量不变的情况下，通过自动调整模糊集的相应大小与相应中央位置，仿真研究表明，该自适应模糊控制器使汽车在不同路面波度大小，行驶速度等情况下的车身振动强度均能大幅度下降，达到主动减振的目的。其原理与方法可用于研制简单可靠的模糊控制主动悬架。     

New Applications & Recent Research

An antiskid brake control system that maintains vehicle stability and steerability during emergency braking has been developed by a team of automotive engineers from Robert Bosch GMBH, Stuttgart, West Germany, and, IC designers from American Micro-Systems, Inc., Santa Clara, California.