基于最优控制的三自由度四轮转向研究

建立四轮转向的三自由度模型,采用最优控制理论求得最优反馈增益矩阵,最后应用MATLAB/Simulink软件建立模型进行仿真;在前轮角阶跃输入下,与传统的前轮转向和比例控制的四轮转向车辆进行对比分析;结果表明,所建立的三自由度车辆模型的横摆角速度能够很快达到稳态值;质心侧偏角和侧倾角基本保持为零;降低了驾驶员的驾驶疲劳程度并且提高了行驶安全性和操纵稳定性。     

基于神经网络的四轮转向车辆控制研究

车辆操纵稳定性是影响车辆主动安全性的重要因素，四轮转向控制可以提高车辆低速行驶时的灵活性，高速行驶时的稳定性，但是传统的四轮转向控制系统大多建立在经典控制理论的基础上，对实际车辆很难得到满意的控制效果，在考虑了轮胎非线性的双自由度车模型的基础上，建立了四轮转向车辆的神经网络正模型，并对其逆模型进行了辩识，用逆模型作控制器，使四轮转向车辆的质心侧偏角在高速行驶时基本保持为零，研究结果表明，该方法比定前后轮转向比控制法效果更好。     

基于横摆角速度反馈的电动助力转向车辆操纵稳定性分析

提出一种基于横摆角速度反馈的车辆横向稳定性控制方法,以横摆角速度为控制目标,利用前馈补偿控制产生横摆力矩和附加的前轮转角,通过对车辆转向角的修正,使车辆转向行驶时的横摆角速度很好地跟踪参考模型.对车辆转向系统不加入反馈、加入正反馈和加入负反馈3种工况分别进行试验分析,试验表明该方法能有效地控制车辆横摆角速度,同时减轻驾驶员操纵负担.     

主动前轮转向车辆操纵稳定性的仿真分析

在建立主动前轮转向系统模型和整车模型的基础上,针对不同路面附着系数,分别考虑汽车有无主动转向、有无主动转向干预的情况,对整车在不同车速以及不同方向盘转角输入情况下进行阶跃响应及单移线仿真分析。仿真结果表明:阶跃输入时,在不同路面附着系数及方向盘转角下,汽车在低速转向时横摆角速度、质心侧偏角增大,转向更加灵敏,在高速时横摆角速度、质心侧偏角变小,转向更稳定、更安全;单移线运动时,在高路面附着系数以及小方向盘转角下,汽车在低速变道时因主动转向干预方向盘实际转角增大,变道更加灵敏、迅速,在高速变道时因主动转向干预方向盘实际转角变小,变道更稳定、安全。     

四轮转向汽车二次型最优控制策略研究

采用汽车的“自行车”模型,建立了四轮转向汽车的数学模型,基于二次型最优控制理论求得最优控制反馈增益,最后在MATLAB／Simulink环境下搭建仿真模型进行仿真,并与前轮转向汽车以及传统的前后轮转角成比例的四轮转向车辆进行对比分析．分析表明,基于最优控制的四轮转向车辆能够很快地将汽车的质心侧偏角降到基本为零,又能保证横摆角速度基本不变,提高汽车的行驶安全性和操纵稳定性,同时又保证了驾驶员原有的转向感觉,减轻了驾驶员的操纵难度和疲劳程度．     

汽车线控四轮转向控制策略

基于转向传动比随汽车速度和方向盘转角而变化,提出了前轮控制、侧滑率反馈控制和侧滑率及加速度反馈控制三种前轮线控转向的稳定性控制策略,并进行了驾驶模拟器试验评价。结合后轮主动转向研究了分别采用前馈控制方式和反馈控制方式的线控四轮转向系统的转向控制策略,并将其与前轮线控转向和传统四轮转向系统进行了比较。仿真和模拟器试验验证了线控四轮转向系统能有效提高汽车的操纵稳定性。     

车辆四轮转向系统的控制方法

系统地评述了车辆四轮转向系统的原理及其控制方法的发展,在上基础上指出四轮转向系统的研究必须以闭环综合评价为出发点,并与其它主动安全技术相结合才能真正达到实用阶段。     

模型跟踪四轮主动转向汽车的H∞控制

将H∞优化控制理论应用于四轮主动转向汽车控制策略研究,在建立车辆转向理想跟踪模型的基础上,提出一种基于H∞模型跟踪技术的的四轮转向4W S汽车前后轮转角主动控制新方法,并对所设计的控制器进行仿真分析与对比.通过仿真分析,从理论上验证了基于H∞跟踪控制理论所设计的控制器可以适用于汽车的四轮转向系统,能很好地跟随理想车辆转向模型,有利于提高车辆的主动安全.     

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。     

车辆四轮转向系统的控制方法

系统地评述了车辆四轮转向系统的原理及其控制方法的发展,在此基础上指出四轮转向系统的研究必须以闭环综合评价为出发点,并与其它主动安全技术相结合才能真正达到实用阶段。     

提高车辆转向稳定性的车身主动侧倾控制研究

车辆高速转向时，车身向弯道外侧倾斜，严重时会导致侧翻事故.针对此问题，开展了提高车辆转向稳定性的车身主动侧倾控制研究.首先建立了考虑横摆和侧倾运动的六自由度车辆动力学模型；然后确定了车辆在转向运动时的期望侧倾角，并以此为控制目标设计主动侧倾控制器，使车身实际侧倾角逼近期望侧倾角.在不同行驶工况下，仿真研究了车身侧倾角、乘员感知加速度和横向载荷转移率，并考察了实现主动侧倾控制所需的主动悬架功耗和由主动侧倾引起的悬架动挠度变化.研究结果表明：主动侧倾控制能实现车辆转向时实际侧倾角迅速逼近期望侧倾角，且在复杂行驶工况下依然能使车辆具有良好的行驶稳定性；主动侧倾控制减小了悬架的动挠度峰值，使乘员感知侧向加速度和横向载荷转移率都能快速接近零值，且实现主动侧倾的主动悬架功耗较小，保证了车辆的经济性能.     

On fractional control method for four-wheel-steering vehicle

Four-wheel-steering (4WS) system can enhance vehicle cornering ability by steering the rear wheels in accordance with the front wheels steering and vehicle status. With such steering control system, it becomes possible to improve the lateral stability and handling performance. In this paper, a new control method for 4WS vehicle is proposed, its rear wheels steering angle is in accordance with the angle of front wheels steering and vehicle yaw rate, and the effects of front wheels steering angle velocity are considered by adopting the fractional derivative theory. Some design specifications for control law are also given. The effects of the control method are verified by a kind of numerical scheme presented in this paper. The dynamic characteristics such as the side-slip angle and the yaw angle velocity of the vehicle gravity center are compared among three kinds of vehicles with different control methods. And the kinematics characteristics such as turning radius between 4WS and 2WS are also discussed. Numerical simulation shows that the control method presented can improve the transient response and reduce the turning radius of 4WS vehicle. Supported by Ford-China Research and Development Foundation (Grant No. 50122153)     

全时四轮驱动汽车驱动轮牵引力综合控制策略

提出了全时四轮驱动汽车驱动轮牵引力综合控制策略。建立了全时四轮驱动汽车驱动动力学模型,应用MATLAB/Simulink设计了驱动轮牵引力控制软件在环仿真系统,并对四轮驱动越野汽车特种工况进行了软件在环仿真模拟。仿真结果表明:设计的控制策略可有效消除驱动轮过度滑转现象,明显改善车辆在对接路面和单轮在低附着系数路面上的牵引性能。     

智能车辆导航控制技术

首先建立了车辆预瞄运动学方程,并通过系统辨识实验得到了转向系统动态方程,然后获得了完整的基于预瞄运动学模型的转向控制模型。采用滑模变结构控制方法设计了车辆的导航控制器。针对在设计和实验中遇到的一些问题(前轮转角对控制器输出的影响、实验中系统存在静偏差的原因、预瞄点处的侧向偏差与车辆实际侧向偏差之间的关系等)通过仿真进行了系统的分析,并提出在软件中消除净偏差的解决方法。最后现场实验验证了导航控制方法满足车辆导航的要求。     

基于多级鲁棒PID控制的汽车稳定性控制策略

利用AMESim软件搭建了整车和液压制动系统模型。将基于H∞控制理论的PID控制算法应用于汽车稳定性控制的研究。根据车辆行驶状态的变化调整鲁棒PID控制器的参数,构建以横摆角速度和质心侧偏角为控制目标的汽车稳定性控制算法。进而利用PID控制算法得出制动轮缸压力,实现了整车的稳定性控制。利用Matlab/Simulink和AMESim建立联合仿真平台,对控制算法进行验证。结果表明,该控制算法具有很好的实时性和控制效果,能够满足车辆稳定性控制的要求。     

汽车电动助力转向系统转向盘转矩直接控制策略

为改善汽车转向轻便性和路感的问题,设计了以转向盘转矩为控制目标的电动助力转向系统。在分析电动助力转向系统数学模型的基础上,建立了基于Simulink的电动助力转向系统仿真模型。仿真结果表明,所设计的电动助力转向系统,在改善转向轻便性和路感问题的同时,控制性能不受系统参数变化的影响,具有稳定的转向盘转矩特性。     

集成化转向和制动的车辆主动安全控制系统研究

针对汽车主动安全控制策略研究的需要,设计了转向和制动集成化的车辆主动安全研究系统。该系统包括装配线控转向、线控制动主动安全系统的实验车辆以及AUTOBOX硬件结构,同时有车辆动力性仿真软件MSCCarsim和与AUTOBOX无缝接口的MATLAB／Simulink作为软件支撑,可以实现车辆主动安全控制系统仿真、实时快速原型（RCP）／硬件在回路测试（HIL）等功能。为验证系统的可行性,建立了七自由度车辆动力学模型,提出了基于扩展Kalman滤波的车辆运动参数估计方法,并初步进行了控制方法和控制器设计的验证和分析工作。     

一种新的智能小车控制策略

传统寻迹智能小车的研究局限于设定好的路径,为了提升其自主性,提出了一种新的智能小车控制策略,融合了姿态调整算法以及避障算法,并结合模糊规则库实现了转向角与速度的协调.通过曲线拟合验证了转向角与转弯半径的关系,运用坐标变换思想大大简化了智能车位置以及圆弧切点的计算,同时,由于姿态调整算法的引入,避免了大角度转弯造成的减速运行,提高了智能车的平均速度.最后通过仿真和实验证明了算法及其控制策略的有效性.     

可实现车辆稳定性控制的滑模变结构策略

针对横摆角速度及质心侧偏角在车辆稳定控制中的重要作用,提出一种分层结构,在上层系统采用滑模变结构策略对汽车稳定性进行操纵。参考二自由度车辆模型计算控制变量名义值,针对横摆角速度及质心侧偏角偏差和偏差导数,设计汽车稳定操纵系统,由控制参量决策出最优附加横摆力矩。利用李雅普诺夫判定方法判断所设计的闭环系统的稳定性。试验结果表明,本文设计的滑膜变结构控制器在紧急工况下能够明显改善车辆稳定性能,提高行车安全。     

铰接车体转向横摆稳定性

考虑前后车体质心侧偏角、车轮的侧偏角、后车体的侧向和横摆运动以及前车体的横摆运动建立了铰接车体三自由度转向动力学方程,并推导出转向角输入和车体绝对横摆角速度输出的传递函数。通过对前后车体横摆角速度增益的分析,总结出前后车体不同转向类型组合对整车的稳态转向特性的影响。稳态回转和阶跃响应试验获得的实测数据与仿真结果趋势一致,验证了运动数学模型的合理性。