分数阶PID控制的四轮转向系统研究

为了提高四轮转向汽车的操纵稳定性,提出了一种基于分数阶PID横摆角控制策略。通过控制汽车实际横摆角速度与理想横摆角速度差值,优化汽车操作稳定性相关评价指标。分析了汽车四轮转向系统的动力学特性,利用MATLAB/Simulink建立了基于分数阶PID横摆角控制系统。通过对该系统进行数值仿真,获得了汽车操作稳定性各评价指标的响应曲线,将其与其他控制策略下的相应曲线及前轮转向系统的相应曲线进行对比,结果表明:采用分数阶PID横摆角控制策略,四轮转向汽车的质心侧偏角基本为零,横摆角速度与前轮转向汽车的横摆角速度基本一致,其操纵稳定性得到了提高。     

基于单轮差动制动的汽车横向稳定性控制研究及仿真分析

通过Matlab/simulink搭建了汽车控制系统的仿真结构图,分析了单轮差动制动的横向稳定性控制,对在连续变道工况下行驶的汽车进行了单轮差动制动的仿真分析。仿真结果表明,单轮差动制动的制动方式可以大幅降低质心侧偏角、横摆角速度和侧向加速度的幅值,提高了汽车的行驶稳定性。     

采用卡尔曼滤波的电子稳定性程序分析

汽车的横摆加速度过大会引起过度转向和过多不足转向等危险工况。采用线性二自由度车辆模型计算目标横摆角速度和目标质心侧偏角,运用卡尔曼滤波理论实时估算汽车的质心侧偏角并结合横摆角速度传感器对车辆稳定状态进行监测,提出了基于横摆角速度和质心侧偏角的ESP控制方法,着重介绍了ESP逻辑判断准则,应用Matlab/Simulink软件实现相应的电子稳定控制策略,同时利用AMESim软件中的15自由度整车模型建立AMESim-Simulink联合仿真模型,仿真结果验证了所提出的质心侧偏角估算的可行性及稳定性控制策略的有效性。     

基于四轮转向与直接横摆力矩的汽车稳定性研究

通过对汽车行驶状态的分析,分别在Simulink和CarSim中建立理想二自由度四轮转向汽车模型和整车模型。在Simulink中建立控制策略,以前轮转角比例控制的方式控制后轮转角;以车辆质心侧偏角和横摆角速度作为控制量,基于模糊控制理论,计算出所需附加横摆力矩,通过所设计的分配策略确定施加在前后车轮的制动力矩。利用CarSim和Simulink搭建联合仿真平台,进行低速角阶跃实验和高速单移线实验,并与前轮转向和其他控制策略下的仿真结果对比分析。仿真结果表明,所设计的控制策略使汽车的质心侧偏角和横摆角速度始终保持在理想值的附近,提高了汽车的灵活性和稳定性。     

半挂汽车列车横向稳定性的模糊控制

引入Gim轮胎模型建立了半挂汽车列车的非线性动力学模型。以牵引车横摆角速度为控制变量,提出了半挂汽车列车直接横摆力矩的模糊控制方案,基于模糊控制技术设计了模糊控制器。借助MATLAB／Simulink,以建立的非线性动力学模型为平台,对该控制器的有效性进行了验证。仿真结果表明,高速转角大转向时,直接横摆力矩的模糊控制器能保证半挂汽车列车的侧向稳定性。     

基于DYC控制的4WS汽车操纵稳定性研究

本文建立了线性二自由度4WS+DYC数学模型,采用最优控制理论,以4WS+DYC汽车的稳态横摆角速度跟踪2WS汽车的稳态横摆角速度作为控制目标,设计了4WS+DYC最优控制器。基于MATLAB/Simulink平台,进行了纯数字仿真,在提高汽车操纵稳定性方面,仿真结果达到了较为理想的效果。     

采用横摆角速度和路面附着系数联合控制的ESP研究

以理想二自由度汽车模型为基础,运用PID控制法构建以路面附着系数为前馈控制变量、以横摆角速度偏差为反馈控制变量的汽车电子稳定性联合控制系统;选用ADAMS和MATLAB软件进行道路虚拟仿真,结果表明,汽车电子稳定性联合控制系统能够使汽车较快地适应路面附着系数的变化,有效地抑制横摆角速度,从而增强汽车的操纵稳定性。     

四轮转向半挂汽车列车横向稳定性的模糊PID控制

提出直接横摆力矩与四轮转向集成的控制方案。建立了四轮转向半挂汽车列车的四自由度非线性动力学模型,以零侧偏角为控制目标确定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PID控制技术设计了直接横摆力矩模糊控制器。借助Matlab/Simulink软件,对该集成控制器的有效性进行了验证。仿真结果表明,高速大转向时,该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,牵引车质心侧偏角、横摆角速度,半挂车横摆角速度及牵引车与半挂车的中心线夹角响应均能很快稳定,可显著提高半挂汽车列车的操纵稳定性。     

路况识别在车辆动力学稳定性控制中的应用

在分析现有的车辆动力学稳定性控制策略的基础上，提出了一种新的控制策略，构建了以横摆角速度为控制变量的反馈控制器和以路面附着系数μ构成的前馈控制器组成的联合控制系统，并建立了相应的车辆动力学仿真模型，通过仿真验证，得出联合控制系统比单独以横摆角速度为控制变量的控制系统的控制效果更好，对路面的适应能力更强。     

四轮独立驱动EV自校正转向控制研究

针对四轮独立驱动电动汽车转向控制效果与所搭建车辆动力学模型参数紧密相关的问题,提出一种车辆动力学模型参数自校正转向控制系统设计方法。采用递推最小二乘法对车辆动力学模型关键参数进行实时辨识,有效地解决了车辆动力模型参数时变及非线性扰动影响的问题。设计加权最小方差自校正车辆转向控制器,实现对车辆转向横摆稳定性进行实时优化的目标。通过建立加权最小方差控制目标函数,计算出优化横向稳定性所需附加横摆力矩,并实时修正车辆四轮独立驱动转矩,有效提升了四轮独立驱动电动汽车转向工况操纵稳定性。搭建CarSim与Matlab/Simulink联合仿真平台,对所设计自校正四轮转向控制系统进行仿真分析验证。仿真结果表明,该加权最小方差自校正转向控制器能有效提升四轮独立驱动电动汽车的行驶稳定性。     

基于遗传算法优化的汽车主动转向控制研究

针对汽车线控主动转向行驶稳定性问题,对汽车线控主动转向的控制策略和控制方法进行了研究;并对汽车的动力学模型进行了建立及简化;利用遗传算法可以克服BP网络收敛速度慢和极易陷入局部极小值等特点,提出了一种基于遗传算法优化BP神经网络的线控转向系统。通过选择典型工况,利用Carsim和Matlab/Simulink联合仿真平台对不同的控制方法进行了仿真验证。研究结果表明,基于遗传算法优化的BP网络控制对汽车主动转向控制效果较好,能使实际横摆角速度对理想的横摆角速度实现很好的跟踪,并显著提高了汽车行驶稳定性。     

基于电子稳定控制与驱动力分配协调控制的四驱汽车性能分析

为研究汽车在特殊路面及工况下的转向稳定性,利用Matlab/Simulink搭建7自由度汽车模型,讨论分析驱动力分配与制动力分配对改善汽车操纵稳定性的影响程度,并基于分层协调控制思想设计汽车电子稳定控制程(Electronic stability program,ESP)与动态驱动力分配控制(Dynamic performance control,DPC)系统的上层控制器,ESP采用模糊控制,并基于神经网络PID控制设计驱动力分配控制系统。在此基础上开展多种典型工况下的控制系统性能仿真后,利用NI-PXI设备构建硬件在环试验仿真平台,对控制系统进行试验验证。车速50 km/h,路面附着系数为0.4下双移线试验结果表明:汽车在第一次变道时其横摆角速度与质心侧偏角分别降低了0.027 rad/s与0.023 rad,相比无控制时分别改善8.3%与43.8%;在第二次变道严重失稳情况下,运用所提控制系统依旧可将车辆转向状态稳定在安全区域。     

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。     

汽车ESP系统的CarMaker/Simulink建模与仿真

为提高车辆电子稳定程序的控制精度,通过分层模块化思想,提出以横摆角速度和质心侧偏角为输入量的ESP控制系统算法,最终输出稳定制动力矩提高车辆的操纵稳定性。为保证控制系统的准确性,采用CarMaker和Simulink联合建立虚拟仿真环境,并在ISO3888-2(2002)急促双移线试验工况下进行验证。结果表明:试验较好地验证了ESP系统算法的有效性;当横摆角速度和质心侧偏角的偏差值超过规定范围时,控制系统能准确实施制动干预,保证了车辆能准确跟踪驾驶员的期望路线。     

极限工况下车辆行驶的稳定性判据

极限工况下车辆行驶的稳定性判据是车辆稳定性控制系统的基础,决定了车辆稳定性控制系统介入的时机。选取横摆角速度法、侧向加速度法、独立转向梯度法、转向半径法四种基于线性2自由度车辆模型的稳定性判据。选取质心侧偏角-质心侧偏角速度相平面分析车辆行驶的稳定性,提出改进的五参数菱形法确定车辆状态稳定区域,以此作为基于非线性车辆模型的稳定性判据。以轮胎力法为基准判据,针对各判据介入的时效性,设计稳定性判据对比方法,在建立的CarsimMatlab/Simulink车辆联合仿真平台上,通过多种工况对各稳定性判据进行验证及对比。结果表明所建立的各判据对车辆行驶状态的判定效果存在显著差异,其中横摆角速度法、转向半径法和五参数菱形法的准确性较高,且之间存在互补性。     

基于模糊逻辑的AFS／DYC集成控制策略研究

文中所研究的汽车动态控制系统是基于模糊逻辑控制的主动前轮转向（AFS）和直接横摆力矩控制（DYC）的集成。控制系统采用分层控制。上层使用模糊逻辑控制器（横摆角速度控制器）,输入为横摆角速度偏差及其变化率,其输出为直接横摆力矩控制信号和前轮修正转向角;下层（模糊集成控制器）设计了基于轮胎侧向力工作区的模糊逻辑控制器,通过调整前轮侧向力的方向,激活切换函数来调节模糊逻辑控制器的比例因子。仿真结果表明,使用非线性七自由度车辆模型,与单独的AFS或DYC控制器相比较,使用集成AFS／DYC控制系统,汽车操纵稳定性得到了很大的改善。     

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。     

多目标动态协调发动机电机液压制动控制策略

针对混合动力汽车发动机参与工作模式下附着系数分离路面起步或低速行驶,防止产生更大的附加横摆力矩而影响车辆的稳定性,提出基于多目标动态协调的发动机电机液压制动协调控制策略。根据混合动力车辆多动力源的特点,搭建车辆驱动轮在该工况下的受力模型,基于逆模型的液压制动力矩控制算法和发动机目标转矩设计算法,制定所研究控制策略。基于Simulink仿真分析了混合动力汽车控制系统进入发动机电机液压制动协调控制策略时在不同工况下的仿真结果。结果可知采取这种电控策略能够提高车辆的加速性能,更加有效地抑制低附着侧驱动轮打滑。为了验证提出的这种控制策略对实际执行系统的有效性,采取了试验验证的方法搭建了试验平台,通过仿真分析和试验数据的对比,证明了所提出控制策略的合理性和有效性。     

半挂汽车列车横向稳定性鲁棒H∞最优控制

为了保证极限工况下的半挂汽车列车的横向稳定性,选取牵引车质心侧偏角、横摆角速度、半挂车横摆角速度及牵引车与半挂车的中心线夹角为控制变量,利用鲁棒H∞最优控制理论解决轮胎侧偏刚度的不确定性,设计了直接横摆力矩的鲁棒H∞最优控制器。基于半挂汽车列车的非线性动力学模型,在Matlab/Simulink软件中对该控制器在不同路面下的有效性进行了验证。仿真结果表明,高速大转向时,相比传统二次最优控制,直接横摆力矩的鲁棒H∞最优控制方案能更好地适应路面变化,可获得更好的控制效果,具有较强的鲁棒性。     

主动前轮转向横摆稳定性模糊控制系统设计

提出了一种基于主动前轮转向横摆稳定性控制方法,以横摆角速度和质心侧偏角为控制目标。采用鲁棒性较强的模糊控制方法对汽车稳定性进行控制。建立了整车线性二自由度模型,以反馈系统中的误差信号及其变化率作为模糊系统的输入设计了模糊控制器,通过控制横摆力矩来实现车辆稳定性的控制。对转向盘阶跃输入信号和正弦输入信号两种工况分别进行了仿真研究。通过分析仿真结果,该控制方法能有效地控制车辆横摆角速度和质心侧偏角,提高车辆转向时的稳定性,同时能有效的降低驾驶员的操纵负担。