四轮独立转向车辆控制策略研究和操纵动力学仿真

建立了两自由度四轮独立转向(4WIS)车辆系统模型,根据四轮独立转向零稳态质心侧偏角控制策略和前轴中心虚拟转角为控制参数,推导了独立四轮转角的函数表达式;Simulink仿真结果表明,其低速机动性能和高速操纵稳定性能与前轮转向(FWS)车辆都有较大提高。与比例四轮转向车辆(4WS)相比,其低速机动性能有所提高而高速操纵稳定性能相近。     

基于Matlab/Simulink的四轮转向汽车操纵稳定性分析

为了分析四轮转向对汽车操纵稳定性的影响,将汽车简化为二自由度模型。采用基于前轮转角前馈控制和基于车辆状态反馈和前轮前馈的最优控制两种控制策略,对四轮转向汽车控制系统进行研究,并分别推导了系统状态方程。基于Matlab/Sim ulink建立了两种控制策略下的4W S二自由度模型,对四轮转向汽车的操纵稳定性进行仿真,并将仿真结果与前轮转向汽车做比较。仿真结果表明:两种控制策略均使得车辆质心侧偏角接近于零,车辆与行驶方向一致,增强了防侧滑能力;与前馈控制相比,最优控制下的车辆横摆角速度与前轮转向基本一致,且超调量减小,降低了驾驶的疲劳性。     

考虑车身侧倾的四轴车辆操纵稳定性模型研究

为掌握四轴车辆操纵稳定性的基本特性,基于动量定理和动量矩定理,建立了三自由度操纵稳定性模型,该模型考虑了车身侧倾对车辆操纵稳定性的影响,较二自由度模型能够更真实地反映实际的四轴车辆运动情况。通过对所建立的四轴车辆操纵稳定性模型进行前轮转角阶跃输入响应进行仿真,分析了质心高度、质心前后位置、悬架等效侧倾角刚度、车身质量等车辆参数的变化对车辆操纵稳定性的影响,为车辆优化设计提供理论基础。     

四轮转向车辆的操纵稳定性分析

针对四轮转向(4WS)车辆的操纵稳定性问题,以线性二自由度车辆模型为基础,从时域和频域两个角度分析了如何通过控制后轮转角相位与角度来提高4WS车辆的低速机动性和高速稳定性。用0.4g的侧向加速度来界定四轮转向系统的有效工作区域,推导出后轮转角的合理范围。对比分析了两种典型控制算法的稳态特性和瞬态特性,稳态特性不依控制算法的改变而改变,控制算法二则明显提高了4WS车辆的瞬态响应品质。研究结果为4WS系统的开发提供了理论依据。     

基于多轴电液伺服转向系统的重型车辆操纵稳定性研究

车辆的操纵稳定性是影响车辆行驶安全性的关键因素,操纵稳定性分析通常基于经典线性二自由度车辆动力学模型。该模型忽略了转向系统的影响,直接以前轮转角为输入,无法充分描述车辆的操纵稳定性。以多轴电液助力式转向车辆为研究对象,在二自由度动力学模型的基础上进一步考虑了电液伺服转向系统对车辆操纵稳定性的影响,建立以转向盘转角为输入的多轴电液助力式转向车辆二自由度动力学模型并进行仿真分析。结果表明,电液伺服转向系统模型的加入显著增加了多轴车辆到达稳态转向的时间,且在小转角转向时车辆瞬态质心侧偏角峰值降低,车辆操纵稳定性有所改善。因此,考虑电液伺服转向系统部分的模型可有效提升重型多轴车辆转向性能分析的准确度。     

基于状态反馈的四轮转向汽车最优控制研究

针对四轮转向汽车传统模糊PID控制算法控制效果及稳定性差等缺点,在四轮转向二自由度模型基础上考虑车身的侧倾及轮胎的非线性特性,建立三自由度非线性模型.在此基础上,利用最优控制理论设计了基于车辆状态反馈的最优控制器,并在阶跃、脉冲和蛇形等典型试验工况下,与传统的前轮转向汽车和模糊PID控制下的四轮转向汽车进行操纵稳定性仿...     

基于人群搜索优化PID控制的汽车四轮转向研究

为了提高汽车行驶的稳定性,通过建立两自由度双轮车模型对四轮转向车辆进行了研究。由车辆的力学性质列出了状态空间方程,通过传递函数矩阵及应用z变换进行了MATLAB编程。将车辆质心侧向速度和横摆角速度联合为适应度函数,应用人群搜索算法对后轮的转向输入进行了PID参数优化整定。通过驾驶员前轮角阶跃转向和后轮PID控制转向的仿真,进行了四轮转向算法验证,并与前轮转向进行了对比,仿真结果表明人群搜索算法优化的PID控制四轮转向使车辆具有较好的操纵稳定性。     

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。     

四轮转向车辆后轮转角模糊控制器的研究

为了增强车辆转向时的操纵稳定性,建立了包含侧向运动、横摆运动、侧倾运动三个自由度的四轮转向车辆三自由度动力学模型。以前轮转角和车速作为输入,利用模糊控制理论,建立了决策后轮转角大小的模糊控制器。最后运用Matlab/Simulink软件,进行前轮角阶跃试验,并与基于比例控制、反馈控制的四轮转向车辆进行对比仿真。仿真分析结果表明:所建立的四轮转向车辆后轮转角模糊控制器能够有效地缩短车辆到达稳定状态的时间,并能有效地减小质心侧偏角、横摆角速度以及侧倾角的稳态值,从而有效地提高了车辆中高速转向时的操纵稳定性。     

四轮独立转向汽车转向控制器线性优化设计

建立以四轮侧偏角为输入的四轮独立转向车辆二自由度动力学模型。以四轮侧偏角绝对值之和为最小值,构建包含前馈和反馈控制的性能指标函数。根据动力学模型静态表达式和理想横摆角速度,获得前馈控制约束条件。建立车辆控制模型和理想跟踪模型,获得反馈控制约束。利用优化理论进行控制器求解,并进行仿真分析,讨论了车辆横摆转矩的选取与作用。建立人-车-路闭环仿真模型,进行模拟道路实验和实车低速跟踪实验,验证了控制器可根据路面附着情况分配各轮转角,充分利用路面附着条件,保证轮胎侧偏角处于较好附着区域。实验表明,控制器具有良好的跟踪性和鲁棒性,进一步提高了车辆的操纵稳定性。     

四轮转向半挂汽车列车直接横摆力矩的模糊控制

引入Gim轮胎模型建立了四轮转向半挂汽车列车的非线性动力学模型.提出了四轮转向直接横摆力矩的集成控制方案,以零侧偏角为控制目标确定了半挂汽车列车牵引车后轮转角,以牵引车横摆角速度为控制变量,基于模糊控制技术设计了直接横摆力矩模糊控制器.借助Matlab/Simulink,对该控制器的有效性进行了验证.仿真结果表明,高速大转向时,四轮转向直接横摆力矩集成控制器能得到较好的输出响应,显著提高了半挂汽车列车的操纵稳定性,使驾驶员能够对半挂汽车列车进行正常操纵.     

基于降阶观测器的四轮转向车辆随动操纵瞬态稳定性分析

对复杂的四轮转向车辆控制系统数学模型进行分析，考虑在实际车辆中质心侧偏角等量难以直接测量，提出一种基于降阶观测器的四轮转向车辆随动操纵最优控制策略，以车辆转向时的质心侧偏角和横摆角速度等为被控制量，应用最优控制理论设计反馈控制系统进行高速行驶下的瞬态操纵动态仿真，结果表明，基于降阶观测器的系统状态向量能很好地跟踪驾驶员发出的操纵指令，车辆瞬态操纵稳定性和安全性得到有效提高。     

考虑操纵稳定性的适时四驱扭矩分配策略

以某款全新开发的电控适时四驱SUV为研究对象,为同时发挥四轮驱动(4WD)与直接横摆力矩控制(DYC)的优势,建立适应于动力性及操纵稳定性的汽车动力学系统模型,提出基于轮胎最小滑移率同时保持横摆角速度跟随的适时四驱智能扭矩分配策略,采用PID算法计算出保持车辆最小滑移率及横摆角速度跟随所需的四驱控制器控制电流并加以控制。然后将该算法移植到单片机中进行低附试验,全油门加速工况、蛇形工况及定圆加速工况试验结果表明:制定的智能扭矩分配策略在迅速抑制车轮打滑的同时能有效提升车辆在低附路面的操纵稳定性,进一步提高了车辆的主动安全性,具有较强的工程实用性。     

轮边液压混合动力车车轮同步性分析

轮边液压混合动力车的车轮同步性分析对车辆的转向性能和平稳性有十分重要的意义,通过不同的驱动方案对两轮驱动和四轮驱动进行理论分析,得出控制车轮同步性的控制策略,用AMESim对其进行仿真。结果表明只要排量比大于负载比就可实现车轮的同步运动,通过改变排量比能使车轮适应更加复杂的工况。     

整体车辆两轮转向和四轮转向分析

根据车辆四轮转向和两轮转向的不同特点,比较了两轮转向和四轮转向应用于整体车辆时车轮转向角度关系和车辆转弯半径。分析总结了两种转向系统的优缺点,指出它们分别适合于哪种整体车辆的转向。     

基于降阶观测器的四轮转向车辆扰动操纵稳定性控制

考虑在实际中车辆受到不确定情形的外扰及车辆质心侧偏角和侧倾角难以直接测量,建立四轮转向(Four-wheel steering , 4WS)车辆控制系统数学模型,提出一种基于降阶观测器的前轮和四轮转向车辆扰动操纵控制策略,应用最优控制理论设计反馈控制系统,进行高速动态仿真。结果表明该降阶观测器跟踪性能良好、速度快且估计误差小;系统具有良好的动态特性和鲁棒性,4WS车辆更能有效地提高车辆扰动操纵稳定性和安全性。     

车辆稳定性系统与四轮转向系统集成控制研究

通过ADAMS/Car软件建立了车辆虚拟样机模型,车辆模型具有四轮独立制动和四轮转向的能力。在车辆稳定性系统和四轮转向系统的基础上,基于MATLAB设计了一种分层式集成控制系统,由上层控制器和下层子系统控制器组成。下层子系统控制器包括车辆稳定性控制子系统(以目标横摆角速度为控制目标)和四轮转向控制子系统(以车身质心零侧偏角为控制目标)。上层控制器为基于规则的系统管理控制器,考虑子系统间的相互耦合因素,协调子系统间的工作关系。理论分析和仿真结果表明,构建的分层式集成控制系统是一个行之有效的综合仿真和优化控制的系统,其性能优于单独控制和叠加控制,使车辆的操纵稳定性和安全性得到显著提高,所得结果为集成控制在车辆工程中的实际应用提供了参考。     

汽车操纵稳定性的模糊综合评判与验证

主观评价是汽车操纵稳定性评价发展过程中的主要评价手段,基于实车试验各单项评价指标的驾驶员打分,提出一种汽车操纵稳定性的模糊综合评判方法,并将该方法对两辆样车进行评价。以三自由度汽车转向开环模型为对象,基于汽车操纵逆动力学理论,建立汽车操纵逆动力学模型并对两辆样车的操纵稳定性进行仿真分析,将其与模糊综合评判结果比较,验证模糊综合评判方法应用到汽车操纵稳定性评判的可行性。     

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。