饱和约束下的汽车直接横摆力矩控制器设计

目前在汽车直接横摆力矩控制器设计中,往往忽略了可利用的附加横摆力矩是限制在一定范围之内的这一约束条件,而当系统饱和时控制器输出与输入将不再满足所设计的反馈规律,这导致在实际环境下工作时难以保证控制精度。为了克服这一缺陷,利用矩阵不等式方法设计了一种抗饱和的汽车稳定性控制策略。通过仿真实验表明,与二次型最优控制器相比,抗饱和控制器不仅能有效实现控制目标,同时还具有良好的抗饱和性能。该方案的设计为更加合理的汽车稳定性控制策略提供了参考。     

基于横摆力矩分配的车辆稳定控制研究

研究了基于制动力和驱动力分配相结合的车辆稳定控制策略,即紧急避障时采用差动制动,高速超车时采用驱动力分配方法。采用二自由度车辆的横摆角速度作为参考,并与实测的横摆角速度相比较,根据比较结果采取相应的控制策略。应用虚拟样机技术建立车辆多体动力学模型,采用联合仿真的方法对控制策略进行仿真。仿真结果表明,采用基于制动力和驱动力分配相结合的车辆稳定控制策略可以大大提高加速超车和紧急避障时的操纵稳定性,这对减少高速行驶时道路交通事故的发生具有重要意义。
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横摆角速度反馈汽车转向控制的理论研究

从理论上研究了具有横摆角速度反馈特性的汽车转向控制系统,对横摆角速度反馈控制、一增益形式横摆角速度反馈控制进行了系统研究和综合比较,横摆角速度反馈不但使横摆角速度响应的带宽增大,而且同时使横摆角速度阻尼增大,产闰中车辆重心侧偏角的稳态增益和侧向加速度超调量,使得转向运动更加平稳、方向性得到一定程度的改善。另外,研究表明两种前轮转向控制方法对高速工况处的车辆和过度转向珠作用非常明显可以显著地提高车辆     

汽车爆胎附加横摆力矩模型研究

在对爆胎车辆动力学特性进行分析的基础上,建立了爆胎车辆产生附加横摆力矩预估计算模型,并结合车辆电控液压制动系统中进液电磁阀开启时间与制动轮缸压力的相关特性,把附加横摆力矩预估值转化为制动轮缸增压时间,以直接控制车辆各轮缸增压时间来实现差动制动,从而产生相应的抗爆胎附加横摆力矩以平衡车辆。设计了相关试验系统,试验结果表明,该预估计算模型基本可以近似计算车辆爆胎后所需的抗爆胎横摆力矩,为提高汽车爆胎应急自动制动系统响应能力,进一步精准控制爆胎车辆运动轨迹提供了先行条件。     

车辆直接横摆力矩控制方法研究

为提高车辆的操纵稳定性,建立了优化的八自由度非线性车辆模型,研究了基于最优控制理论的车辆直接横摆力矩控制方法,并对校正横摆力矩的实现进行了探讨。通过在不同工况下进行仿真,结果表明所设计的控制方法不仅可以有效地改善车辆的操纵稳定性,而且具有很好的稳定性和自适应性。     

四轮转向车辆的直接横摆力矩控制研究

以四轮转向汽车为研究对象,建立七自由度车辆模型、轮胎模型、理想跟踪模型;设计直接横摆力矩和四轮转向相结合的车辆稳定性控制策略。以跟踪理想的质心侧偏角和横摆角速度为控制目标,设计滑模控制器产生车辆转向所需的横摆力矩和后轮转角,按单侧制动的方法将产生的横摆力矩分配到车辆的四个车轮上,通过制动力矩的分配以及转向角的修正,使车辆转向行驶时的横摆角速度和质心侧偏角跟踪理想模型。针对七自由度模型,在Matlab/Simulink中与比例控制四轮转向进行阶跃输入和正弦输入两种工况下的时域仿真对比。仿真结果表明,基于直接横摆力矩和四轮转向相结合的的控制策略有效减小了质心侧偏角,横摆角速度对理想值有很好的跟踪,提高了车辆的操纵稳定性,同时验证了横摆力矩分配的有效性。     

分布式驱动电动汽车操稳性鲁棒增益调度控制研究

研究了当车速以及轮胎刚度变化时的分布式驱动电动汽车的操控稳定性问题.针对时变的纵向速度,建立了以车速为调度变量的线性变参数(LPV)模型并设计了鲁棒增益调度控制器以保证车辆的性能.考虑到轮胎的非线性,提出了 一种模糊融合策略,利用估计的车辆滑移角对控制器的输出进行加权,以使其更好地适应轮胎的变化并能够实时调整其控制变量...     

四轮转向车辆直接横摆力矩的模糊PID控制研究

引入轮胎魔术公式,建立了四轮转向车辆的三自由度非线性动力学模型。将四轮转向与直接横摆力矩相结合,以车辆横摆角速度为控制变量,设计了模糊PID控制器。利用Matlab/Simulink工具,将此控制器应用于非线性四轮转向车辆动力学模型进行了仿真。     

基于转向与主动横摆力矩协调的四轮驱动智能电动汽车路径跟踪控制

为提高智能汽车的路径跟踪能力,并保证其在极限工况下的动力学稳定性,以四轮驱动智能电动汽车为研究对象,根据转向和主动横摆力矩(Direct yaw moment,DYC)系统的特点分别设计控制律进行协调控制.首先,针对汽车在转向过程中轮胎侧偏刚度的不确定性,利用线性矩阵不等式(Linear matrix inequali...     

四轮轮毂电机电动汽车横摆力矩模糊PI控制研究

为了充分利用四轮轮毂电机电动车四轮驱动力矩独立可控的优势,从提高汽车操纵稳定性的角度,基于模糊PI控制理论进行了四轮轮毂电机电动汽车横摆力矩控制研究。确定了整车横摆力矩分层控制结构,采用2DOF车辆稳定控制参考模型,设计了附加横摆力矩决策模糊PI控制器,通过规则分配方法进行四轮驱动力分配。为了验证控制方法的有效性,基于Car Sim与Matlab/Simulink联合仿真试验,分别选取紧急双移线工况和高速方向盘转角正弦输入工况对控制方法进行验证。结果表明:基于模糊PI控制理论的四轮轮毂电机电动汽车横摆力矩控制方法能够使汽车较好跟踪期望值,有效提高汽车行驶稳定性。     

基于转矩优化分配的电动汽车横摆稳定性研究

以四轮轮毂电机驱动电动汽车为研究对象,针对车辆稳定性问题,提出了基于横摆角速度和质心侧偏角联合控制的横摆力矩模糊控制方法。确立了分层控制结构,上层控制器基于模糊控制理论得到控制所需的附加横摆力矩,下层控制器应用加权最小二乘方法并联合轮毂电机与液压制动系统进行力矩优化分配。实时仿真实验结果表明：联合轮毂电机与液压制动系统的优化分配控制策略有效提高了车辆的稳定性。     

四轮轮毂电机电动汽车横摆力矩变论域模糊控制研究

针对四轮轮毂电机电动汽车横摆力矩控制,研究了基于变论域模糊控制理论的横摆力矩决策方法和基于规则分配的驱动力分配方法。横摆力矩控制采用分层控制方法,设计了基于变论域模糊控制理论的横摆力矩控制器和驱动力分配器。变论域模糊控制器根据车辆横摆角速度期望值和实际值决策出所需的附加横摆力矩,并通过规则分配方法进行驱动力分配实现。应用Matlab/Simulink与Car Sim联合仿真对控制方法进行了仿真实验验证。结果表明:基于变论域模糊的横摆力矩控制方法相对于无控制能够使轮毂电机电动汽车较好地跟踪期望,有效提高电动汽车行驶稳定性。     

An Adaptive Nonsingular Fast Terminal Sliding Mode Control for Yaw Stability Control of Bus Based on STI Tire Model

Due to the bus characteristics of large quality,high center of gravity and narrow wheelbase,the research of its yaw stability control (YSC) system has become the focus in the field of vehicle system dynamics.However,the tire nonlin-ear mechanical properties and the effectiveness of the YSC control system are not considered carefully in the current research.In this paper,a novel adaptive nonsingular fast terminal sliding mode (ANFTSM) control scheme for YSC is proposed to improve the bus curve driving stability and safety on slippery roads.Firstly,the STI (Systems Technolo-gies Inc.) tire model,which can effectively reflect the nonlinear coupling relationship between the tire longitudinal force and lateral force,is established based on experimental data and firstly adopted in the bus YSC system design.On this basis,a more accurate bus lateral dynamics model is built and a novel YSC strategy based on ANFTSM,which has the merits of fast transient response,finite time convergence and high robustness against uncertainties and external disturbances,is designed.Thirdly,to solve the optimal allocation problem of the tire forces,whose objective is to achieve the desired direct yaw moment through the effective distribution of the brake force of each tire,the robust least-squares allocation method is adopted.To verify the feasibility,effectiveness and practicality of the proposed bus YSC approach,the TruckSim-Simulink co-simulation results are finally provided.The co-simulation results show that the lateral stability of bus under special driving conditions has been significantly improved.This research proposes a more effective design method for bus YSC system based on a more accurate tire model.     

双电机后驱车辆操纵稳定性分层混杂模型预测控制

为改善车辆在复杂工况下的操纵稳定性,解决低附着路面易失稳的问题,针对后驱双电机轮边驱动电动汽车提出一种结合直接横摆控制与主动转向控制的操纵稳定性控制策略。控制策略采用分层控制结构：上层控制器采用多输入多输出系统的模型预测控制,对目标附加横摆力矩与前轮主动转向角进行求解;下层转矩分配控制器采用混杂模型预测控制（hMPC）,将轮胎纵向力的非线性特征简化为分段的混杂系统,在分配驱动转矩时考虑车轮在不同工况下的滑转情况。搭建了基于dSPACE实时仿真系统的仿真平台,在高附着、低附着路面下进行半实物仿真试验。仿真结果表明,与二次规划（QP）转矩分配算法相比,高附着路面工况下平均相对误差减小了17.64%,方均根误差减小了42.86%,最大偏离误差相对减少了7.64%;低附着路面工况下可以有效防止车辆失稳,改善操纵稳定性。     

基于ADAMS与Matlab的车辆稳定性控制联合仿真研究

通过ADAMS/Car软件建立车辆虚拟样机模型,设计出一种基于横摆角速度反馈的稳定性控制系统,此系统由四轮制动逻辑控制器和单轮制动力PID控制器组成,并同防抱死刹车系统(Anti-locked braking system,ABS)的轮胎滑移率控制相结合以防止车轮失稳,进行ADAMS与Matlab联合仿真分析。控制系统中,逻辑控制器只需两路信号,不需要对四个车轮进行独立控制,PID控制器设计为使能子系统,接收逻辑控制器发出的激活信号,而ABS控制器当车轮滑移率小于限定值时方解除控制状态,执行稳定性控制逻辑。理论分析和仿真结果表明,构建的车辆稳定性控制系统是一个行之有效的进行综合仿真和优化控制的系统,所采用的联合仿真方法是正确有效的,由ABS系统和PID控制策略组成的控制系统有效提高了车辆的稳定性,所得结果为稳定性控制在车辆工程中的实际应用提供了参考。     

参数不确定性汽车的鲁棒最优控制

引入二次多项式平方轮胎模型,建立了车辆的三自由度非线性动力学模型。考虑轮胎参数的不确定性,推导了线性参数不确定性车辆模型,以车辆质心侧偏角和横摆角速度为控制变量,基于线性参数不确定性车辆模型设计了鲁棒最优控制器。利用Matlab/Simulink工具,将此控制器应用于车辆三自由度非线性动力学模型中,并进行了仿真。     

基于集成式电子液压制动系统的横摆稳定性控制策略研究

基于装配集成式电子液压制动系统（Integrated-electro-hydraulic brake system,I-EHB）的车辆进行横摆稳定性控制研究。设计了基于直接横摆力矩控制（Direct yaw moment control,DYC）的运动跟踪控制算法,采用线性二自由度车辆模型得到了参考横摆角速度值,与实际横摆角速度值进行比较通过比例积分（Proportional-integral,PI）控制算法计算出附加横摆力矩。将附加横摆力矩进行控制分配,通过单轮制动方式分配至作用车轮,再转换得到各个车轮的轮缸目标液压力值。利用基于轮缸压力均衡控制方法来跟踪目标轮缸压力,通过查表确定当前压力差下的目标增压速率,采用公式法在线性范围内近似拟合占空比随目标增压速率变化关系,以查表求出的目标增压速率作为输入来得到控制电磁阀的占空比。搭建了该系统的硬件在环测试平台,在高低附路面上验证了控制策略的有效性。     

低附路面汽车动力学稳定性控制系统控制策略

分析低附条件下轮胎－路面的附着特性和轮胎力特性,建立基于HSRI轮胎模型的四轮2自由度模型,分析汽车在实际工况下的动力学稳定特性。应用β法分析汽车车身稳定性控制的可控区间,结合车身稳定特性、前后轴稳定特性、轮胎稳定特性,确定低附路面上汽车动力学稳定性控制系统对侧偏角、横摆角速度状态偏差的控制目标。基于上述分析开发出低附路面汽车动力学稳定性控制策略,并通过仿真和实车试验验证了控制效果。