基于多样性的汽车线控转向容错研究

为解决线控转向系统转向失效问题,将多样性容错技术应用到汽车线控转向系统中。开展了多样性汽车线控转向系统稳定性分析,建立了线控转向机构与其备份机构之间的关系,提出了基于多样性的转向系统容错设计方法;选用不用经验的驾驶员,在驾驶模拟器上对新设计的线控转向系统进行了转向稳定性试验。研究结果表明,基于多样性容错设计,通过备份的转向功能,驾驶员能根据自己的意图通过转向机构灵活地控制车辆,减少转向失效;同时,能避免由于线控转向系统中过度冗余造成的成本和体积的增加,有利于提高车辆转向稳定性,有利于在汽车线控转向系统中的应用。     

基于改进H∞算法的线控转向系统仿真研究

针对汽车线控转向系统的鲁棒性问题,对汽车线控转向的原理和结构方面进行了研究;对汽车线控转向的动力学模型进行了建立以及简化;对汽车线控转向控制系统进行了分析与设计.以H∞运算为基础,利用反求法,避开了加权函数的选择,通过观察H∞运算中S/T奇异值曲线,运用符合线控转向鲁棒性能要求的预期S/T曲线逆转了该闭环系统,构建出了闭环传递函数,提出了一种基于改进H∞算法的线控转向系统.通过对线控转向系统的时间域和频率域的分析,以及线控转向系统模型干涉和参数扰动下的仿真结果分析,验证了改进H∞算法的控制策略的准确性.研究结果表明,基于改进H∞算法的线控转向系统在保证了鲁棒稳定性的前提下,具有更好的响应性能;并且改进的控制器比传统的控制器具有更好的鲁棒性.     

汽车多增益融合线控转向传动比及防侧翻控制

转向传动比是汽车操纵稳定性及主动安全性的重要影响因素,理想转向传动比忽略转向执行机构影响,仅考虑汽车单一运动稳定性,难以实现汽车主动转向防侧翻实际要求。考虑线控转向执行机构动力学特性,提出融合汽车横摆、横向及侧倾运动增益的线控转向传动比,设计多增益融合转向传动比的主动转向防侧翻控制策略。建立线控转向系统模型,分析线控转向系统动力学特性;由汽车系统动力学理论求解横摆运动、横向运动及侧倾运动的转向传动比增益,采用遗传算法进行不同工况的转向传动比优化,获得多增益融合线控转向传动比;根据典型工况汽车稳定性分析规律,设计多增益融合线控转向传动比的汽车主动转向防侧翻控制策略。实例仿真结果表明,多增益融合线控转向传动比能同时改善车辆低速转向灵活性和高速转向稳定性,设计的控制策略在绊倒型及非绊倒型工况均能够有效地防止汽车侧翻,减少控制器对驾驶员转向意图的干预。     

基于线控转向系统操作稳定性的研究

针对汽车线控转向系统的操作稳定性问题,研究了固定转向灵敏度型与γ和β联合控制策略,之后设计了基于dSPACE的线控转向硬件在环仿真实验台架对算法进行实验验证.按照国家标准中转向瞬态响应实验中的要求,验证了汽车在此控制策略下的操纵稳定性能     

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FlexRay总线的线控转向系统通信网络

给出了一种汽车线控转向系统通信网络设计.首先对线控转向系统总体方案进行设计,重点介绍了线控转向系统对通信网络的要求;之后设计了基于FlexRay总线的线控转向系统通信网络,包括FlexRay通信网络设计、各节点通信任务分配以及节点初始化;最后进行了通信实验,结果表明所设计的通信网络安全可靠性好,满足汽车线控转向系统通信要求.     

基于可拓滑模线控转向控制策略研究

对于汽车线控转向系统的主动转向控制,研究基于可拓滑模控制方法的主动转向系统控制策略。在MATLAB/Simulink中建立基于整车模型的线控转向系统动力学模型,在变角传动比前馈控制的基础上,设计出基于横摆角速度动态反馈的可拓滑模控制器,决策出合理的前轮转角。选取典型工况对所设计的基于可拓滑模控制方法的主动转向控制策略进行了仿真试验,并进行硬件在环试验验证。试验结果表明,基于可拓滑模控制的主动转向控制方法相对于无控制以及滑模控制,提高了汽车的行驶稳定性。     

线控转向系统汽车的主动转向控制研究

以线控转向系统汽车为研究对象,为提高车辆在低附着路面以及高速行驶时的行驶稳定性,提出了一种基于指数趋近律的滑模控制算法。基于Simulink与Carsim平台,建立整车模型,并对转向执行总成部分进行频率响应特性分析,验证其工作稳定性。根据固定转向增益,设计理想角传动比曲线,并设计滑模控制器实现车辆的主动转向功能。仿真结果表明,与PI控制器的结果相比,这里所提出的控制策略可以更有效地实现主动转向功能。     

汽车线控转向系统的现状及关键技术研究

线控转向（Steer—By—Wire,SBW）系统,指通过通信网络连接各部件的控制系统,取消了传统的机械式转向装置。转向器与转向柱间无机械连接,可以很好地改善车辆的操纵稳定性,提高汽车碰撞安全性和整车主动安全性。研究了汽车线控转向系统在国内外的发展,介绍了线控转向的基本结构与工作原理及关键技术,展望了线控转向技术的发展前景。     

基于SDRE方法的汽车线控转向系统控制方法研究

利用状态相关Riccati方程(SDRE)方法对汽车线控转向系统控制器进行研究。通过车辆动力学和轮胎模型,建立线控转向系统的状态相关系数结构(SDC)方程;针对动力学方程具有高度非线性的特点,设计了基于SDRE方法的控制器;最后采用θ-D方法对SDRE控制器进行求解,以提高计算效率并保证足够的控制精度。实验平台仿真结果表明:采用SDRE方法设计的线控转向系统控制器具有较高的跟踪精度,可提高车辆操纵稳定性并减少电机能量消耗等。     

基于多刚体动力学的主动转向系统建模与仿真

首先对前轮主动转向系统结构形式进行分析和简化,确定了双行星齿轮机构的拓扑关系;其次,基于多体动力学仿真软件ADAMS完成了主动转向系统建模和运动学仿真,并建立带主动转向子系统的整车模型;接着,讨论了转向系变传动比控制原理,研究了传动比随车速和转角变化的关系;最后,对传统转向汽车和实施主动转向汽车的操纵稳定性进行了对比分析。结果表明,主动转向系统可提高汽车的操纵稳定性。所建立的主动转向系统多刚体模型为深入研究主动转向控制提供了依据。     

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。     

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。     

多桥转向全路面起重机操纵稳定性研究

根据汽车起重机多桥转向系统的动力学方程普适公式，建立了MATLAB／Simulink仿真模型，分析了多桥转向各桥的转向比关系，并以三桥转向为例，对前轮转向和多桥转向在时域比较分析，其中多桥转向采用零侧偏角比例控制策略。分析结果表明，采用零侧偏角比例控制多桥转向，可以使系统在任意速度下的侧偏角稳态值为零，转向过程更平稳；并且使横摆角速度的稳态值变化范围减小，驾驶员操作更舒适，显著改善了系统的操纵稳定性。     

自适应神经模糊推理的四轮转向车辆转向控制研究

模糊规则的建立和隶属度函数的确定是设计模糊系统的难题。基于神经网络和模糊逻辑的自适应神经模糊推理系统,能够从仿真数据中自动提取出If-Then规则。并在Matlab/Simulink软件中,建立包含侧向运动、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。将得到的If-Then规则读取到模糊控制器中和三自由度车辆模型进行联合仿真。其中模糊控制器以方向盘转角、方向盘转角速度和车速作为输入,后轮转角作为输出。最后与前轮转向的车辆进行转向盘角阶跃仿真对比。仿真分析结果表明:基于自适应神经模糊推理系统建立的后轮转角模糊控制器能够实现理想的质心侧偏角和车辆横摆角速度响应,提高了车辆的操纵稳定性。     

Comparisons of 4WS and Brake-FAS based on IMC for vehicle stability control

The paper proposes a multi-input-multi-output internal model control (MIMO IMC) based on combined brake and front wheel active steering (Brake-FAS) for vehicle stability control and makes comparisons with the four wheel steering internal model control (4WS IMC). Brake control would change vehicle velocity which will make the vehicle control model nonlinear. To solve the nonlinearity involved in the Brake-FAS, an inverse system method is introduced to turn the nonlinear internal vehicle model into a pseudo-linear system, and then the design of main IMC controller and related filters is discussed in details. Comparisons of the Brake-FAS IMC and 4WS IMC were done on the basis of simulations which were composed of different combinations of driving maneuvers and road conditions in Simulink where an 11DOF vehicle model verified by CarSim7 was built.     

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。     

基于控制分配的主动前轮独立转向车辆转角分配算法

针对新近提出的主动前轮独立转向(AIFS)系统基于规则的转角分配方法自适应性差、无法实现最优分配的问题,提出了一种基于控制分配的转角分配算法。指出了传统主动前轮转向(AFS)存在的问题,阐述了主动前轮独立转向系统的结构和工作原理;在MATLAB/Simulink中建立了整车四自由度数学模型,设计了AIFS滑模控制器和转角分配模块;通过阶跃转向工况对所提出的转角分配算法进行了仿真验证。结果表明：该分配算法可以使AIFS自适应内外轮载荷转移变化,自动调整内外轮转角大小,较AFS可以更好地跟踪理想横摆角速度和理想运动轨迹,实现了“能力越大的轮胎贡献越大”的控制目标,提高了车辆极限转弯时的侧向稳定性。       

矩阵摄动法在四轮转向汽车运动稳定性分析中的应用

在驾驶员 四轮转向汽车闭环操纵系统动力学模型的基础上 ,应用非对称特征值问题的矩阵摄动理论 ,给出驾驶员 四轮转向汽车闭环操纵系统运动稳定性对汽车结构参数和四轮转向系统控制参数的灵敏度和多个参数同时变化时的摄动量 ,并与前轮转向汽车的结果进行了比较。仿真结果表明 ,本文方法可以为汽车操纵稳定性的优化设计提供理论基础