三轴全轮转向车辆水平集成控制研究

为提高三轴全轮转向车辆高速操纵稳定性,提出了全轮转向和横摆力矩的水平集成控制方法,分别设计上层协调控制器以及下层执行控制器。基于建立的18自由度车辆模型、轮胎载荷分配模型和Dugoff非线性轮胎模型,对车辆低附着路面转向和紧急避障转向工况进行了仿真研究。仿真结果表明：设计的水平集成控制器可以较为显著地提高车辆的操纵稳定性和主动安全性,能够实现对理想模型的良好跟踪。     

多轮独立电驱动车辆转向稳定性集成控制研究

为提高多轮独立电驱动车辆转向稳定性,提出一种以直接横摆力矩控制为核心的集成控制方法,分别设计直接横摆力矩上层目标跟踪控制器和下层转矩协调控制器,并对下层控制器进行多层次优化设计。采用转矩预分配、最优滑转率控制分配和补偿分配相结合的多层次分配结构,实现系统层面和单个驱动轮转矩的优化分配控制,最大限度减小横摆力矩执行误差。基于某型8轮独 立电驱动试验样车,进行低附着路面和良好路面双移线行驶试验。试验结果表明：设计的集成控制器有效提高了车辆转向的稳定性,能实现对期望转向轨迹的良好跟踪。     

分布式电驱动履带车辆驱动力协调控制策略研究

以某型分布式电驱动履带车辆为研究对象,为解决多驱动电机输出动力匹配的问题,提出一种分层协调控制策略。建立驱动力分层协调控制结构,将系统分为运动控制层、控制分配层以及防滑控制层;针对车辆主、从结构过驱动的特点,采用基于规则的方法设计主、从电机分配律,采用二次规划法设计轮毂电机优化分配律,并利用加权最小二乘法进行解算,以提高电动负重轮附着裕度,降低电动负重轮与履带轨面间的摩擦耗散能;设计了线性自抗扰防滑控制器,避免电动负重轮过度“滑转”,保证电动负重轮与履带轨面的有效附着。基于Matlab和RecurDyn的联合仿真实验表明,控制分配器能够实现驱动电机群力矩的优化分配,线性自抗扰控制器能够实现复杂路面条件下电动负重轮的防滑控制,提高车辆动力传递的稳定性和效率。     

分布式电驱动车辆极限越野环境下高速避障与稳定性控制

为提高分布式电驱动车辆在极限越野环境下的高速避障能力和操纵稳定性,提出一种充分考虑车辆过弯姿态反馈的分层协调横向稳定性控制方法。上层控制器将多模型在线建模算法与非线性模型预测控制理论相结合,构建一种基于数据驱动多模型预测控制的横摆、侧倾运动协调控制器。由于车辆不同的横向失稳状态下最优控制中心是时变的,细化并重构一种双层融合型横摆运动动力学模型。考虑到越野工况存在时变道路曲率和侧向坡度,建立零力矩点侧倾失稳判断模型,在横摆稳定性控制基础上引入侧倾稳定性控制约束。下层控制器结合各轮胎滑动率和垂直载荷转移量,采用二次规划求解算法将融合型期望横摆力矩转化为各轮最优驱动转矩。搭建MATLAB/Simulink软件和Carsim软件联合仿真平台,进行仿真实验验证。结果表明,该分层协调控制策略可充分发挥分布式电驱动车辆在极限越野工况下的高机动转向性能,具有较强的车身姿态修正能力,可以提高车辆的路径保持精度和过弯横向稳定性。     

基于转矩优化分配的分布式电动车辆横摆力矩研究

针对分布式电驱动车辆的操纵稳定性问题,设计了一种基于直接横摆力矩的分层控制策略.上层车辆运动控制器采用模糊控制策略,以二自由度模型为参考对象跟随期望状态下的横摆角速度和质心侧偏角,制定出维持车辆稳定行使所需要的纵向力和横摆力矩;下层基于轮胎负荷率最小的目标优化函数,参考电机和路面附着限制,采用加权最小二乘法将转矩合理分配至8个车轮.为与基于规则的平均分配方法进行对比,利用TruckSim和Matlab/Simulink完成了车辆在2种工况下的联合仿真,结果表明:模糊控制策略能对车辆目标状态进行良好跟踪,转矩优化分配方法能更好地跟随参考状态,降低车轮转矩和轮胎负荷率,提升车辆的稳定性.     

六轮独立驱动滑动转向车辆运动控制算法仿真研究

依据六轮独立电驱动滑动转向车辆转向原理及车轮扭矩独立可控的特点,结合驱动力优化分配及操控稳定性问题,提出了一种运动控制算法。该算法由速度控制器,转弯控制器和轮胎力最优分配控制器组成。其中,速度控制器和转弯控制器根据车辆状态产生整车所需总的纵向力和转弯横摆力矩,轮胎力最优化分配控制器根据轮胎垂直载荷优化分配各个车轮所需的扭矩。仿真结果表明：垂直载荷较大的轮胎获得了较大的驱动扭矩,与平均分配算法相比,采用轮胎力最优化分配算法,轮胎负荷率降低了979%,提高了车辆的操控稳定性。     

多轴分布式驱动无人车辆极限操纵状态整车集成控制方法

包络线控制起源于航空航天工业,它提供了飞行状态的安全保障和机动边界,为飞行器控制带来了良好效果。基于8×8多轴分布式驱动无人车辆和包络线方法核心思想,提出一种将车辆推向极限的整车动力学控制器。通过建立轮胎滑移圆提出一种新的方法以用于评估车辆驱动力状态,并将轮胎滑移状态与车辆“g-g”图相结合,用来实现无人驾驶状态下逼近车辆操纵能力极限,发挥车辆动力性能与灵活性能,同时确保在轨迹跟踪时的跟踪精度,精准高效地完成平台任务。考虑外界环境不确定扰动与因素变化对极限状态下车辆稳定性影响,基于车辆横向动力学模型的稳定特性分析,获得不同条件下稳定域相平面,并探索其变化机理、归纳数学描述表达式。通过对车辆稳定相平面的分析,提出以车辆横摆力矩为输出的稳定保持控制器。针对上层控制器驱动力与横摆力矩的输出,设计下层转矩分配控制策略,通过冗余执行器的最优分配实现整车性能发挥。整车集成控制策略部署于一辆8×8原型试验车辆,在越野路面上进行多项科目测试,试验结果表明：在高速条件下,无人车在轨迹跟踪中具有更好的动力性能和安全性能。     

轮毂电机驱动装甲车辆行驶稳定性控制仿真

为实现8×8轮毂电机驱动装甲车辆行驶稳定性控制,采用分层控制的驱动力矩分配思想,在顶层基于一种 G－向量控制方法,利用车辆的横向加速度信息对车辆的总驱动力矩进行修正;在中间层次基于直接横摆转矩控制的思想,实现两侧驱动力矩的合理分配;在底层采用驱动防滑控制,实现各驱动轮转矩的优化分配。基于“驾驶员－综合控制器”在环实时仿真系统进行实时仿真试验,对稳定性控制算法和车辆综合控制算法代码进行验证,仿真结果表明该控制方法能够有效抑制车辆的横向运动,提高车辆行驶稳定性。     

轮毂电机驱动汽车直接横摆力矩控制研究

根据横摆角速度和质心侧偏角与汽车操纵稳定性之间的关系,以质心侧偏角和横摆角速度为控制目标进行车辆操纵稳定性控制,搭建了整车七自由度模型,通过二自由度模型获取轮毂电机驱动汽车横摆角速度和质心侧偏角的参考值;在此基础上,设计了一种轮毂电机驱动汽车直接横摆力矩控制策略,应用模糊控制方法构建了横摆力矩模糊控制器,得出为保证车辆稳定所需的附加横摆力矩,以轮胎利用率最小为优化目标,进行转矩优化分配,最后通过仿真验证了所提出的控制策略的有效性.     

基于模型预测控制的轮毂电机驱动车辆防侧翻控制

针对8×8轮毂电机驱动车辆侧翻稳定性问题,提出基于模型预测控制的主动防侧翻控制策略。采用分层控制结构设计车轮转角和电机转矩的分配控制策略,以充分发挥研究对象各轮转矩、转角独立可控的特点开展稳定性控制;基于模型预测控制方法设计主动防侧翻控制策略,并简化滚动优化算法,使运算量降低以保证实时性;通过重型车辆模拟分析软件Trucksim与数学仿真软件MATLAB/Simulink联合仿真实验以及比例模型车辆试验进行验证。结果表明,通过所提分层控制策略与基于模型预测控制的主动防侧翻控制策略,车辆可以避免侧翻失稳,能够准确跟踪驾驶员期望的行驶轨迹。     

多轮独立电驱动车辆驱动力优化控制研究

为了充分发挥多轮独立电驱动车辆的动力性能,提出了一种层次化的驱动力优化控制结构。该控制结构包含基于各轴载荷预分配控制、驱动防滑控制和基于车辆状态的再分配3层控制,其中防滑控制是核心层,采用基于路面最优滑转率滑模控制的方法,通过设计基于累积求和统计目标控制的路面跳变检测器,结合车轮滑转率-路面附着系数图形,可实现变路面的最优滑转率估计。通过该分层控制结构,实现了驱动力在各轴之间以及各个驱动电机之间的优化分配控制。利用硬件在环实时仿真实验验证了该控制结构能改善车辆的爬坡性能、直线加速性能以及障碍路面行驶的通过性。     

电驱动车辆动力学综合控制目标优化研究

以协调车辆各类动力学特性为目标,通过研究双重转向、机动性和稳定性的控制参数,设计了基于模糊逻辑的控制目标融合算法,得到了全车速工况动力学控制目标.在此基础上,利用15自由度车辆模型,针对不同路面附着系数、不同转向操作、不同车速工况条件,对控制目标的实际效果进行仿真研究.结果表明,所设计的控制目标能够反映车辆不同车速下的动力学需求,对改善车辆动力学特性有明显效果.     

基于路面自适应的多轮轮毂电机驱动车辆驱动防滑控制

为提高多轮轮毂电机驱动车辆在不同路面行驶的动力性和操纵稳定性,提出一种具有路面识别功能的驱动防滑控制策略。分别建立整车模型、车轮受力模型及Dugoff轮胎模型,运用衰减记忆无迹卡尔曼滤波方法对路面附着系数进行估计。对传统滑模控制方法进行改进,设计模糊滑模控制器,根据路面条件调节轮胎滑转率,计算调整力矩进行车辆驱动防滑控制。利用半实物实时仿真平台开展了仿真实验。结果表明,路面自适应驱动防滑控制策略精确地辨识了典型道路的路面附着系数,迅速适应不同路面条件,减小轮胎过度滑转,有效提高了车辆驱动性能和操纵稳定性能。     

8×8分布式电驱动装甲车辆稳定性直接横摆力矩与转矩矢量控制

为提高车辆的行驶稳定性,发挥轮毂电机驱动的优势,提出一种8×8分布式电驱动轮式装甲车辆直接横摆力矩与转矩矢量控制方法。建立车辆的线性二自由度模型,求得期望横摆角速度和质心侧偏角。设计一种分层控制器：上层控制器为协调横摆角速度和质心侧偏角,采用滑模控制对两个变量的控制输出分别进行计算,并设计加权函数,得到横摆力矩输出;下层控制器将8个车 轮按轴分为4组矢量,根据横摆力矩和纵向力需求,按照转矩矢量合成的方法得到各轮转矩。实时仿真实验结果表明,该控制方法能合理分配车轮转矩,有效控制横摆角速度,提高车辆的行驶稳定性。     

基于自适应多通道交互式多模型的高超声速滑翔飞行器跟踪方法

针对临近空间高超声速滑翔飞行器机动性强、单跟踪模型稳定匹配困难等问题，在分析目标受力情况与机动特性基础上，充分考虑运动学建模适应性强和动力学建模匹配程度高的特点，提出一种运动学模型与动力学模型相结合的自适应多通道交互式多模型跟踪算法。该算法以运动学模型和动力学模型为模型集，利用似然函数值对转移概率矩阵进行实时调整，增强匹配模型在滤波中的比重，利用残差边缘分布描述滤波模型在x轴、y轴和z轴3个不同维度与目标运动的匹配程度，实现了似然函数和模型概率的一一对应。仿真实验结果表明，新算法在跟踪典型控制律下的高超声速滑翔飞行器时具有良好的适应性，在目标发生机动时误差起伏较小、稳定跟踪精度高。