基于滑模控制的4WS汽车闭环操纵稳定性研究

针对主动四轮转向的4WS汽车操纵稳定性问题,基于滑模变结构控制原理设计了4WS控制器,用于跟踪期望横摆角速度和期望质心侧偏角;同时,为了构建人车路闭环控制系统,对真实汽车驾驶员的预瞄决策机理进行了分析研究,建立了基于方向预瞄的驾驶员模型;最后,结合汽车8DOF非线性模型对人车路闭环控制系统进行了仿真研究。仿真结果表明:设计的4WS控制器能够很好地实现对期望横摆角速度和期望质心侧偏角的跟踪控制;同时,基于方向预瞄的驾驶员模型也能很好地用于汽车的操纵稳定性控制。     

分布式驱动电动汽车转矩分配策略研究

针对分布式驱动电动汽车的稳定性控制问题,首先设计了基于卡尔曼滤波算法的质心侧偏角观测器以解决车辆质心侧偏角难以获取及准确性问题,其次针对车辆转矩分配策略提出了一种分层控制策略.上层控制器利用滑模变控制结构计算车辆维持稳定时所需主动横摆力矩大小,下层控制器利用主动横摆力矩结合整车动力学模型构建以最小轮胎负荷率为目标的约束矩阵,并采用粒子群算法进行转矩优化分配.在Matlab/Simulink仿真环境下进行仿真分析,搭建了七自由度整车模型、二自由度线性模型以及魔术轮胎模型,仿真结果表明车辆可以很好地跟随侧偏角、横摆角速度期望值,并具有较低的轮胎负荷率,证明了该控制策略的有效性.     

汽车稳定性控制中横摆力矩决策的LQR方法

综合跟随理想横摆角速度的方法和抑制汽车质心侧偏角的汽车稳定性控制方法,提出了一种新的最优控制方法。以线性二自由度车辆操纵特性模型为控制目标,基于汽车横摆力矩与车辆状态偏差之间的动力学关系建立了控制系统模型。采用线性二次型调节器(LQR)方法进行了汽车横摆力矩的决策,实现了汽车稳定性控制。在硬件与驾驶员在环仿真试验台上的试验验证了LQR方法的控制性能。     

四轮转向的模型预测控制研究

为了提高汽车转向时的操纵稳定性,在Matlab/Simulink建立一种模型预测仿真模型,通过控制质心侧偏角与横摆角速度的权重分配,实现不同车速工况下的转向性能要求。仿真结果表明:与横摆角速度反馈相比,采用模型预测控制的四轮转向系统在低速情况下能很好地跟踪理想横摆角速度,贴合前轮转向的驾驶习惯;在高速情况下质心侧偏角响应迅速且达到理想质心侧偏角,提高高速时的操纵稳定性。     

四轮转向汽车后轮转角控制因子控制效果研究

采用汽车的“自行车”模型,建立了四轮转向汽车的数学模型,在MATLAB／Simulink环境下搭建仿真模型,对四轮转向汽车的前轮转角输入控制因子和横摆角速度反馈输入控制因子对汽车操纵稳定性的影响进行了仿真分析．研究表明,两控制因子均能显著降低汽车质心侧偏角和侧向加速度,提高车辆操纵稳定性,但同时又降低了车辆的横摆角速度,降低了驾驶员的转向感觉;横摆角速度反馈输入控制因子对汽车质心侧偏角的影响还表现出了二重性,在四轮转向设计阶段应根据具体情况合理选取两控制因子．     

纯电动汽车横摆力矩滑模控制

建立了七自由度整车模型和非线性轮胎模型,通过线性二自由度车辆模型得到车辆质心侧偏角和横摆角速度的理想值。基于滑模变结构控制理论,以汽车质心侧偏角和横摆角速度为控制变量计算出车辆总的需求横摆力矩。采用二次规划法,根据总的需求力矩对车辆各个车轮进行转矩分配,实现车辆稳定性行驶。典型阶跃工况仿真验证了控制算法的有效性。     

基于三步法的汽车主动四轮转向控制

为了提高线控主动四轮转向汽车的主动安全性、操纵稳定性,将三步法控制策略应用于线控主动四轮转向车辆控制问题中,以跟踪参考模型输出为控制目标设计了三步法控制器。该控制器由类稳态控制、考虑参考变化的前馈控制和状态相关的误差反馈控制3部分构成。通过对线控主动四轮转向汽车的前、后轮转角进行控制,保证实际的车辆质心侧偏角和横摆角速度对理想的质心侧偏角和横摆角速度的状态跟踪。采用非线性八自由度汽车模型对控制器的有效性进行验证。仿真结果表明:所设计的控制器能够跟踪上理想模型输出值,提高了线控主动四轮转向汽车的操纵稳定性。     

基于模糊PI的汽车稳定性控制系统

运用Carsim（试用版）、Simulink开发工具进行汽车稳定性控制器设计,建立Carsim车辆动力学模型、理想二自由度模型,以横摆角速度和质心侧偏角作为反馈控制信号,设计基于模糊推理的PI控制器,通过联合仿真,验证所设计控制器的有效性。     

电动汽车驱动力分层控制策略

为了提高两后轮独立驱动电动汽车的操纵稳定性,提出一种驱动力分层控制策略.该分层控制策略包括车辆动力学模型设计层、补偿横摆力矩制定层和驱动力分配层,将车辆横摆角速度和质心侧偏角的实际值与理想值的偏差作为控制量,利用模糊算法计算得出两侧车轮的驱动力矩.在前期仿真验证的基础上进行实车快速控制原型试验,验证控制策略的实车控制效果.试验结果表明,设计的驱动力分层控制策略在过弯时能够对驱动轮转矩进行合理分配,在不影响车辆动力性的同时,提高车辆的操纵稳定性.     

乘用车稳定性自抗扰控制策略

为了提高汽车驾驶过程中的安全性能,研究传统乘用车的操纵稳定性控制策略,并采用分层控制结构设计稳定性控制系统.控制策略包含参考模型、UniTire轮胎模型、参数估计模块,控制量期望值计算模块、自抗扰控制(ADRC)部分及直接横摆力矩分配和滑移率控制模块.采用动力学计算的方法估计质心侧偏角,将估算得到的质心侧偏角和传感器采集得到的横摆角速度作为控制变量.当控制变量超过设定门限值时,采用ADRC计算横摆力矩.基于UniTire轮胎模型建立主动横摆力矩和车轮滑移率的关系确定目标滑移率,通过变参数PID实现滑移率控制.应用硬件在环仿真(HILS)平台分别进行单移线和双移线仿真实验,结果表明:所提出的稳定性控制策略能够提高车辆的操稳性能,使得控制变量能够紧密跟踪期望值.