线控转向前轮转角控制策略研究

针对线控转向技术中汽车高速转向的稳定性问题,采用基于理想传动比的前馈和基于状态跟踪的反馈补偿的控制策略对前轮转角进行了研究,以确定不同车速下的最佳前轮转角,实现车辆的安全转向。前馈控制中理想传动比是采用分割速度区间的方法确定,反馈补偿控制是采用以横摆角速度和质心侧偏角为状态变量的线性二次最优控制,并运用虚拟样机技术,在高速、低附着路面工况下进行联合仿真,验证了控制策略的可行性和稳定性。     

基于改进遗传算法的车辆转向机构优化与误差仿真

针对车辆在高速行驶过程中的转向机构运动轨迹存在误差较大问题,采用改进遗传算法对车辆转向机构进行优化.创建车辆转向机构简图模型,建立内前轮转角的几何关系式.构造优化目标函数,采用改进遗传算法对车辆转向机构约束参数进行优化.将优化后的参数输入到Matlab软件中进行内前轮转角误差仿真,并且与优化前仿真结果进行比较和分析.仿真结果显示,车辆在高速行驶过程中,优化前的车辆内前轮转角最大误差为0.45°,而优化后的车辆内前轮转角最大误差为0.31°,相对误差降低了31.1%.采用改进遗传算法优化车辆转向机构,可以提高车辆内前轮转角精度,从而提高车辆在高速转向时的安全性.     

线控转向系统前轮转角控制仿真研究

针对汽车线控转向车辆,以线性二自由度车辆模型为基础,以稳态转向时的横摆角速度作为控制目标,研究了基于控制器参数优化的固定转向灵敏度型横摆角速度反馈控制算法。结果表明,随车速变化,在改变转向比和控制器参数的条件下,车辆横摆角速度能较好地跟随稳态时的横摆角速度。高速时,与相同前轮转角没有反馈控制的车辆相比,最大超调量减少,调整时间减少。     

基于主动前轮转向横摆角速度反馈控制的研究

在主动前轮转向系统中引入横摆角速度反馈传感器,建立了主动前轮转向系统数学模型和横摆角速度反馈控制模型,使用PID控制器实现横摆角速度反馈控制;系统通过产生附加的前轮转角,对前轮转角进行修正,使车辆转向行驶时的横摆角速度和侧偏角很好地跟踪参考模型;并在系统阶跃和正弦输入下分别进行仿真分析,结果表明,在主动前轮转向系统中引入横摆角速度反馈控制可以显著改善车辆横摆角速度的瞬态响应,从而提高了车辆的转向稳定性.     

转向制动联合的线控转向汽车防侧翻控制研究

针对线控转向汽车有发生侧翻危险,不能同时兼顾防侧翻控制与路径保持控制的问题,本文提出了一种基于线控转向系统的主动转向和差动制动的联合防侧翻控制策略。根据车身横向载荷转移率LTR的值判断发生侧翻危险的程度,计算出主动转向和差动制动作用的权值大小,从而得到附加前轮转角和制动力矩的大小。利用dSPACE硬件在环实验对控制策略进行了验证,实验结果表明这里提出的联合控制方法,能够使车辆在保持侧向稳定性的同时,较好地保持行车路径。     

用于侧翻预警的线控转向控制策略研究

以横向载荷转移率(LTR)作为侧翻预警的指标,利用MEMS传感器和自回归预测模型(AR)对侧倾角和侧倾角速度进行测量和预测进而计算得到LTR预测值,通过线控转向的控制策略对前轮转角进行修正从而将LTR值控制在安全范围内,但这也在一定程度上改变了车辆的行驶轨迹,为了提高车辆的车道保持能力,采用了线控转向和电子机械制动联合防侧翻控制。为了验证侧翻预警效果,在Carsim和Matlab/Simulink中对该控制策略进行联合仿真,仿真结果表明该控制策略能有效地防止汽车侧翻,提高了车辆的行驶安全性。     

巴哈赛车线控转向系统设计

由于目前竞争环境的激烈,巴哈赛车作为一项广泛运用于工程院校的教学项目,集合汽车设计、营销、成本预算等方面为一体,更需要精益求精,才能脱颖而出。巴哈大赛中存在问题较多的地方在转向系统,从而需要对赛车的转向系统进行优化设计,因此,本小组以转向系统作为着手点,对巴哈赛车的部分性能进行优化。传统的机械转向系统中,转向盘与前轮通过转向柱连接,传动比固定不变,不能适应不同的路况,而通过线控转向控制可以根据车辆进行设计,提高车辆回正性、稳定性和转向性。本文首先从根据汽车传统的转向系统,设计新的线控转向方案,再对汽车线控转向系统的执行机构算法改良,建立汽车的线控转向系统模型,然后通过仿真软件对线控转向系统进行实验仿真,最后对整体的模态做静力学分析,验证设计的合理性。     

侧面叉车线控液压转向系统的设计与仿真

随着线控转向技术的发展,线控转向技术与液压技术结合的线控液压转向系统将改善车辆的转向性能。针对侧面叉车的行驶特点,设计了侧面叉车的线控液压转向系统,在分析系统工作原理基础上,建立了转向系统数学模型;提出了模糊PID控制策略,利用AMESim和Simulink对系统进行联合仿真,仿真分析结果表明,采用模糊控制系统的动态响应性能有明显提高,抗外部干扰能力加强,转角的跟随性较好,转向系统的响应速度达到了车辆实际的要求,为线控液压转向技术在叉车上的推广应用提供理论指导。     

线控转向系统方向盘转角传感器设计

为确保线控转向系统方向盘输入转角能精确采集,以双芯片MLX90316霍尔传感器为角度采集部件,STM32作为控制器,设计一种线控转向车辆方向盘转角数据采集系统。文中对硬件设计和软件设计介绍的同时进行了详细的分析。测试结果表明,多组数据与取值的方差较小,稳定性较高,满足数据采集需求。     

基于线控转向系统的交叉变轮距底盘的研究

分析车辆转向时各车轮的运动关系;针对我国农业的现状,提出一种基于阿克曼梯形转向结构的交叉变轮距底盘的技术方案;在交叉变轮距底盘的基础上,加入了线控转向系统,4个车轮由4个转向电机独立驱动,并保留转向盘和转向轮的机械连接。研究表明:该交叉变轮距底盘可较好地实现变轮距、前轮转向和四轮转向,而且应用线控转向系统可以提高汽车的转向性能,对农用机械的开发具有参考价值。     

液晶-变形镜自适应光学系统的数据采集与处理软件设计

为了提高自适应光学系统科研人员的工作效率,满足自适应光学系统向高低阶多波前校正器的发展需求,本文研究了一套自适应光学系统控制软件设计方法,以适应实验设备的不断更新换代,避免实验过程中软件不断更新修改所带来的问题。本文首先从功能和性能两方面分析了实验对软件系统的需求,提出基础层、功能层及表示层3层的软件架构体系,采用共享内存和临界区对象相结合的软件开发方法,确保自适应光学系统的实时性与准确性,避免资源冲突和浪费;采用Windows API事件实现多线程之间同步协调控制。基于上述思想开发了液晶-变形镜混合的高低阶自适应光学系统控制软件,可在0.6ms内完成波前采集、波前计算、控制信号计算和各设备间的同步协调控制。最后,使用该软件进行自适应光学校正:仅变形镜和倾斜镜校正后峰峰值由3.38μm降为0.95μm,均方根误差由0.66μm降为0.12μm;液晶校正器、变形镜和倾斜镜同时校正后峰峰值为0.44μm,均方根误差为0.02μm,计算总延迟为0.378ms。由实验结果可知,本文设计的软件可以实现自适应光学系统的实时校正,在保证校正精度的同时具有方便修改、功能齐全及模块化的优势,为后续自适应光学实验提供保障。     

Optimization of control allocation with ESC,AFS, ARS and TVD in integrated chassis control

This paper presents an optimization of control allocation in integrated chassis control with active front steering, active rear steering, electronic stability control and torque-vectoring device under the saturation of lateral tire forces on front wheels. After a control yaw moment is calculated in the upper-level controller, a weighted pseudo-inverse based control allocation is used for yaw moment generation in the lower-level controller. Variable coefficients of the weighted pseudo-inverse based control allocation are used to represent various actuator combinations and are optimized for each actuator combination to enhance control performances using simulation on vehicle simulation package, CarSim. Due to severe cornering on low friction road, the front lateral tire forces can be easily saturated. Under the condition, the active front steering has little effect on control performance and, consequently, the desired control yaw moment cannot be generated. So, the lateral force generated by AFS should be restricted to its maximum, and a constrained weighted pseudoinverse based control allocation with electronic stability control, active rear steering and torque-vectoring device is applied to compensate the loss of the control yaw moment. Variable coefficients of the constrained weighted pseudo-inverse based control allocation with electronic stability control, active rear steering and torque-vectoring device are also optimized using simulated-based tuning. To validate the proposed method, simulation was done on CarSim. From simulation, it was verified which actuator combination is effective for integrated chassis control if the lateral forces on front wheels are saturated.

     

Estimation of Road Friction Coefficient in Different Road Conditions Based on Vehicle Braking Dynamics

The accurate estimation of road friction coefficient in the active safety control system has become increasingly prominent. Most previous studies on road friction estimation have only used vehicle longitudinal or lateral dynamics and often ignored the load transfer, which tends to cause inaccurate of the actual road friction coefficient. A novel method considering load transfer of front and rear axles is proposed to estimate road friction coefficient based on braking dynamic model of two-wheeled vehicle. Sliding mode control technique is used to build the ideal braking torque controller, which control target is to control the actual wheel slip ratio of front and rear wheels tracking the ideal wheel slip ratio. In order to eliminate the chattering problem of the sliding mode controller, integral switching surface is used to design the sliding mode surface. A second order linear extended state observer is designed to observe road friction coefficient based on wheel speed and braking torque of front and rear wheels.The proposed road friction coefficient estimation schemes are evaluated by simulation in ADAMS/Car. The results show that the estimated values can well agree with the actual values in different road conditions. The observer can estimate road friction coefficient exactly in real-time andresist external disturbance. The proposed research provides a novel method to estimate road friction coefficient with strong robustness and more accurate.     

基于阿克曼定理的四轮独立转向模糊控制算法研究

基于阿克曼转向定理,研究电动汽车四轮独立转向系统。利用轮胎"魔术公式"建立二自由度非线性模型,并提出一种基于模糊策略的方法对其质心侧偏角进行控制。整车系统仿真的输入为左前轮车轮转角,其余3个车轮转角由模糊控制决定。质心侧偏角作为模糊控制器的输入,满足阿克曼定理的3个车轮转角作为其输出,由此实现四轮独立转向的控制。仿真研究结果表明所提出算法的有效性。     

基于T-S模糊变权重MPC的智能车轨迹跟踪控制

为了协调智能驾驶车辆的轨迹跟踪精确性和稳定性,提高控制算法对不同工况的自适应能力,提出基于Takagi-Sugeno模糊变权重模型预测控制(Takagi-Sugeno fuzzy model predictive control,T-S FMPC)的轨迹跟踪控制策略。以前轮转角为控制变量建立MPC控制,并以实时横向位移误差和横摆角误差为模糊输入,通过T-S模糊控制在线优化MPC目标函数权重,协调权重矩阵对轨迹跟踪精确性和稳定性的影响。基于Carsim建立分布式驱动电动汽车的整车动力学模型,基于Simulink建立控制策略,通过双移线工况仿真及实车试验,验证了所提控制策略的有效性。仿真结果表明,相比于传统MPC控制,所提出的T-S模糊变权重MPC控制可降低横向位移误差达62.24%,有效提高轨迹跟踪精度;并且可使前轮转角波动减小37.46%、横摆角误差减小84.19%,显著增强轨迹跟踪稳定性;试验结果表明,在20 km/h、沥青路面双移线工况下,横向位移误差在0.12 m以内,横摆角误差在1°以内,且前轮转角控制曲线平滑,说明所提算法具有良好的控制效果和实用性。     

一种车辆后轮质心侧偏角为零的控制算法研究

采用前馈＋反馈的控制策略,通过对车辆二自由度模型进行计算,建立了车辆转角数学模型,并由本文采取的控制策略导出了前馈比例系数和横摆角速度比例反馈系数;在此基础上,应用MATLAB软件建立了仿真模型,采用斜坡函数作为前轮输入信号。仿真结果表明,后轮保持与前轮同步反向偏转,达到了质心侧偏角为零的控制目标,实现了4个车轮在转向过程中均为纯滚动,满足了阿克曼转向原理。     

某6×4自卸车前轮啃胎问题分析与整改

轮胎是车辆行驶的重要部件,但轮胎的非正常磨损——啃胎,给用户带来较大损失,特别是近期市场上反馈部分某6×4自卸车前轮啃胎严重的问题.对此,通过市场调研,对可能引起啃胎的前桥、轮胎、车架等方面进行了分析.由于是部分车辆存在啃胎现象,排除了整车设计参数的不匹配问题,主要是因为在生产制造环节,因前桥、车架、轮胎等主要部件没有调整到设计要求标准.根据分析,在生产制造过程中制定了一系列的整改控制方案.主要是在前桥装配时确保前桥参数符合设计标准并记录;前轮配重百分百检测,车架生产严格控制对角线和平行度;确保部件及装配质量得到有效管控,整车装配完成后进行四轮定位检测,保证车辆前轮前束等参数调整到设计要求范围才能出厂.     

基于比例控制的某三轴挂车转向系统设计

对某三轴挂车四轮转向系统的特性进行了研究,推导出其线性二自由度四轮转向汽车模型和稳态横摆角速度增益。稳态计算和优化结果表明,只要各轴间距布置合理及前后轮转向角比例控制合理,就能使该四轮转向系统达到较优的转向性能。     

人机协同控制的车道保持辅助系统安全性能研究

针对大部分车道保持辅助系统未考虑驾驶员行为和环境因素干扰,驾驶员模式和助力纠偏模式过渡困难,极易造成人机冲突等问题,提出了一种基于人机协同控制的车道保持辅助系统。该系统建立二自由度车辆动力学模型,通过最优线性二次型调节横向控制算法得到最优前轮转角;提出车辆偏离安全评估模型、扭矩控制和安全退出策略,实现了人机友好交互、协同共驾。基于CarSim/Simulink仿真平台对横向控制算法进行联合仿真,验证了控制算法的可行性,并在江淮轻卡试验车上进行了系统安全性能测试。仿真和试验结果表明该系统能够实现车道保持功能,获得较好的安全性。     

基于拓扑优化的汽车前纵梁耐撞性设计

结合静态和动态拓扑优化方法对汽车前纵梁进行耐撞性设计,通过静态拓扑优化方法分别获得前纵梁在轴向刚度最大和侧向刚度最大时的结构形式,通过动态拓扑优化方法获得前纵梁具有最大吸能时的结构形式。对拓扑优化结果进行分析,综合考虑前纵梁的轴向刚度、侧向刚度和吸能特性,最终确定前纵梁的最佳截面形式与诱导结构的尺寸和位置。优化前后前纵梁的吸能特性对比结果表明,拓扑优化使前纵梁的耐撞性能有一定的提高。