汽车线控转向系统的联合仿真

和传统转向系统比较,线控转向系统的转向更加灵活、舒适。先在ADAMS软件中建立线控转向系统的整车动力学模型,然后在Matlab/Simulink中设计SBW系统的模糊控制器,最后,在单移线工况下,将ADAMS整车模型与Matlab/Simulink进行联合实时仿真。仿真结果表明,线控转向汽车在单移线工况下具有较好的操控特性。     

基于状态反馈的线控转向系统控制策略研究

研究汽车转向稳定性控制问题.针对线控转向系统的可变转向特性对汽车操纵稳定性的影响,为保证行驶安全,建立基于车辆横摆角速度与稳态横摆角速度之差(反馈系数F1)以及车辆侧向加速度与理想侧向加速度之差(反馈系数F2)反馈的驾驶员模型.结合整车模型和综合评价指标函数,分别对反馈系数F1(F2=0)、F2(F1 =0)和F1、F2进行优化,对线控转向系统的行驶状态进行仿真并与无反馈控制的驾驶员模型进行了比较.仿真试验结果表明:基于侧向加速度与横摆角速度共同反馈的方法,对前轮转角进行补偿,可较好的控制车辆的侧向位移、侧向加速度、横摆角速度和质心侧偏角,提高车道跟踪性能、方向稳定性能、降低驾驶员的转向负担,提高汽车的操纵稳定性.     

线控转向汽车防侧翻稳定性控制

通过线控转向（Steer by Wire,SBW）系统控制汽车方向盘转角提高某汽车在极限行驶中抗侧翻能力.建立SBW整车模型,基于紧急避让、紧急掉头和蛇行运动等3种危险操纵稳定性工况分析,得出该车易侧翻的结论.提出基于横向载荷转移率(Lateral Load Transfer Ratio, LTR)的车辆动态防侧翻控制算法,通过SIMULINK与CarSim的联合仿真平台,建立转向优化控制模型.仿真结果表明在典型工况下该车防侧翻性能得到明显改善.     

电动汽车线控转向系统性能分析与参数优化

研究电动汽车操纵稳定性优化问题,电动汽车采用线控转向系统,可靠性差,成本高.为提高操纵稳定性和主动安全性,提出对设计的线控转向系统的实体结构进行适当简化,建立了电动汽车线控转向系统的动力学模型.然后,研究了电机及减速器等的结构参数对系统频率响应特性和时域响应特性的影响,进行了电动汽车线控转向系统性能分析.最后,对系统的稳定性条件,采用非线性带约束优化算法进行了电动汽车线控转向系统的参数优化仿真.结果表明,经过参数优化后,电动汽车的操纵稳定性大大提高,可用于指导转向系统的参数设计与匹配.     

匀变速工况下汽车的转向特性仿真研究

为了研究转向工况下的汽车操纵稳定性问题,由于受到外界环境干扰和转弯离心力的影响,为保证行驶的稳定性,需准确获得变速转向工况下的动力特性,建立汽车转向工况下匀变速运动的线性二自由度动力学模型,并从整车控制的角度出发,以横摆角速度作为判据,用仿真分析模型。为提高汽车的响应特性,进行了匀变速工况下汽车的转向仿真研究。仿真结果表明,在匀加速转向时,汽车的横摆角速度响应是逐渐增加;在匀减速转向时,汽车的横摆角速度响应逐渐减小,可为汽车在转向工况下的操纵控制提供有益的参考。     

考虑高速公路横向坡道转向行驶操纵稳定性的汽车轴距和轮距分析

为分析汽车轴距和轮距设计对操纵稳定性的影响,建立高速公路横向坡道转向行驶的汽车转向动力学模型,并在MATLAB/Simulink软件中建立相应的仿真模型.采用某型汽车设计轴距和轮距进行仿真,得到以不同速度在不同横向坡度道路上转向行驶时的横摆角速度、侧向加速度和质心侧偏角.根据该型汽车的转向特性和侧翻阈值评价其在高速公路...     

汽车线控转向系统的研究现状与发展

鉴于汽车转向系统直接影响着汽车操纵稳定性、驾驶舒适性和主动安全性,引入新一代线控转向系统,并比较了线控转向系统与传统转向系统的特点.从提出概念、原型设计和概念车开发三方面阐述了线控转向系统的发展历史和研究现状.介绍了线控转向系统的结构、工作原理、关键部件和分类情况,分析了线控转向系统的控制策略及其对汽车的操纵稳定性、空间结构、智能性、安全性等方面的改善.最后讨论了线控转向系统在未来发展中亟需解决的相关问题,包括安全可靠问题、成本问题、控制策略问题和动力电源问题等.     

汽车转向/防抱死制动系统的无模型协同控制

汽车制动系统和转向系统相互之间存在着复杂的耦合关系,会对汽车行驶安全性和操纵稳定性造成极大的影响。为了动态补偿这种干扰影响,以无模型控制方法设计汽车整车防抱死制动控制器、整车前轮主动转向控制器及转向系统和制动系统的协同控制器,从理论上证明了设计的无模型控制系统的稳定性。最后,在MATLAB/Simulink平台上搭建了车辆模型和控制器,进行汽车转向制动控制的动态性能仿真。仿真结果表明其解决了汽车两个系统的耦合干扰,提高了汽车制动效能和转向稳定性。     

基于S函数的汽车前照灯智能转向系统仿真

为了解决夜晚汽车在弯道上行驶的"盲区"问题,提高驾驶员在夜间行驶的安全性,提出了汽车前照大灯智能转向系统,能根据汽车的行驶参数不断地对前照灯进行动态调节,确保对前方道路提供最佳的照明.根据汽车在转向过程中的行驶动力学方程,利用MATLAB中的S函数建立其仿真模型,并通过研究其工作特性给出了汽车前照大灯水平调整角度的计算方法.在无刷直流电机位置和转速双闭环仿真模型的基础上,建立了整个控制系统的仿真模型,仿真结果表明:整个智能控制系统具有快速性和准确性,对实际设计提供了参考依据.     

基于FAEKF算法的线控转向传感器的容错控制

传统线控转向汽车传感器容错控制策略忽视了可变噪声的影响，这会导致容错控制精度偏低，因此，基于模糊自适应扩展卡尔曼滤波(FAEKF)提出一种改进的主动容错方法。建立线控转向系统与汽车三自由度相结合的非线性动力学模型，并利用模糊控制器对传感器测量噪声的权重进行实时调整；结合残差理论和数据融合实现传感器的故障诊断与补偿；完成主要传感器的容错控制。仿真结果表明，当单个传感器发生故障时，该方法具有较好的抗噪性和逼近能力，容错控制精度明显提高。     

车辆线控转向路感模拟控制研究

针对车辆线控转向路感模拟控制受外界扰动大、建模困难等问题,基于线性自抗扰控制(LADRC)技术设计了一种车辆线控转向路感模拟控制算法.建立了线控转向路感控制仿真模型,包括驾驶员模型、线控转向系统模型、两自由度车辆模型、轮胎模型及控制器模型等,在给定道路函数条件下进行了系统仿真验证.结果表明,所设计的线性自抗扰控制器可以...     

基于驾驶员转向模型的共享控制系统EI北大核心CSCD

针对车辆驾驶对于共享控制系统实用性的需求,提出了基于驾驶员转向模型的共享控制系统.基于驾驶员的视觉预瞄特性与神经肌肉特性建立了驾驶员转向模型,通过遗传算法辨识模型参数并分析其与车速和道路曲率之间的函数关系;采用模糊权重分配策略合理分配驾驶权重;本文利用基于所开发的CarMaker驾驶模拟实验平台,对系统进行在线测试和验证,结果表明该系统不仅能够更好地提升车辆的轨迹跟踪精度和安全性,辅助驾驶员转向,还能够极大地减轻驾驶员负荷.     

遗传算法优化线控转向系统角传动比的研究

线控转向系统取消了转向盘与转向轮的机械连接,可以根据车况灵活改变角传动比以提高汽车的操纵稳定性.首先建立了线控转向系统的人-车-路闭环动力学模型,包括道路模型、驾驶员模型、二自由度整车模型.然后研究了包括轨道误差总方差、方向误差指标、驾驶员转向负担三项指标的开环总方差.最后利用遗传算法,以开环总方差为适应度函数,对不同车速下的传动比进行优化.结果表明,各车速下的传动比使得开环总方差较小,提高了车道跟踪性能、方向稳定性能.降低了驾驶员的转向负荷,从而提高汽车的操纵稳定性.     

线控转向系统力反馈的研究

线控转向系统取消了转向盘与转向轮的机械连接,所以必须通过电机向驾驶员实时反馈路感,从而使驾驶员感知车辆行驶状态和路面状况.首先建立了包括驾驶员在内的转向盘力反馈模型.提出的路感控制策略包括上层控制策略和下层控制策略.上层控制策略中转向盘回正力矩建模为扭杆弹簧施加的回复力矩,与转向盘转角成线性;下层控制策略对电机电流进行比例积分控制.最后研究了不同驾驶员模型比例系数,积分系数和电流比例积分控制的比例系数,积分系数对转向盘转角跟踪性能的影响.结果表明,遗传算法优化得到的这四个参数,可使得驾驶员较好跟踪转向盘转角,路感电机电流较好跟踪目标电流,实现较好的力反馈.     

线控转向系统的转向盘力反馈控制策略研究

线控转向系统取消了转向盘和转向轮之间的机械连接,因而可以根据车况主动提供路感,提高车辆的操纵稳定性.首先研究了转向刚度力矩、由侧向加速度确定的转向盘回正力矩、由轮胎回正力矩确定的转向盘回正力矩、转向阻尼力矩等进行转向盘力反馈的四种力矩.然后,研究了四种组合的转向盘力反馈控制策略及其进行双纽线试验、蛇行试验的性能.结果表明,调整各种力反馈方案的相应参数可以获得低速时的转向轻便性和高速时的良好路感.     

线控转向系统动力学模型的研究

准确简单的线控转向系统动力学模型是研究线控转向的各种控制策略和参数匹配的基础.建立了线控转向系统的人-车-路闭环动力学模型,包括道路模型、驾驶员模型、控制器模型、转向盘总成模型、整车模型(包括车身模型、轮胎模型)及前轮转向总成模型等.基于以上模型,研究了驾驶员模型参数:驾驶员的补偿转向增益和认知时间延迟引起的死区时间变化对实际侧向偏移到目标侧向偏移的传递函数频率响应的影响.结果表明,选择不同的参数对线控转向系统的操纵稳定性影响较大,应合理选择相关参数.     

线控转向系统路感控制策略的研究

线控转向系统取消了转向盘与转向轮的机械连接,所以必须通过电机向驾驶员实时反馈路感,从而使驾驶员感知车辆行驶状态和路面状况,作出正确操纵行为.提出了路感的评价指标,并根据转向角度和车速计算轮胎回正力矩,研究了不同力传动比对输入阻抗和转向盘力阶跃响应性能的影响.随车速调整力传动比,可获得驾驶员期望的转向感觉.结果表明,调整力传动比参数可获得良好的路感和回正性.提出的路感控制策略双纽线试验和蛇行实验性能良好,可改善汽车的操纵稳定性.     

MPC-based approach to optimized steering for minimum turning radius and efficient steering of multi-axle crane

In a conventional steering system for a multi-axle crane, the steering angle of each axle is determined according to Ackermann’s steering principle, which minimizes the slip angles of the tires. The role of optimal steering control in improving a driver’s steering efficiency is hardly considered in Ackermann’s principle. To address this problem, this paper proposes a control strategy for determining the optimal steering angles for a multi-axle crane and thereby improving a driver’s steering efficiency by applying the model predictive control (MPC) algorithm and defining a driver’s intentions. A simplified crane model for the steering system was developed using a bicycle model, and a comparative study was carried out via simulation to analyze steering performance for the conventional (Ackermann) and proposed steering control systems for the cases of all-wheel steering and road steering modes. The simulation results show that both the minimum turning radius and the driver’s steering effort are decreased more by the proposed steering control system than by conventional system and that the proposed control strategy therefore yields better steering performance.

     

Studies on improving vehicle handling and lane keeping performance of closed-loop driver–vehicle system with integrated chassis control

This study proposes a new integrated robust model matching chassis controller to improve vehicle handling performance and lane keep ability. The design framework of the H_∞ controller is based on linear matrix inequalities (LMIs), which integrates active rear wheel steering control, longitudinal force compensation and active yaw moment control. To comprehensively evaluate the performance of the integrated chassis control system, a closed-loop driver–vehicle system is used. The effectiveness of the integrated controller on handling performance improvement is tested by a vehicle without driver model under a crosswind disturbance. At the same time, both the handling and lane keeping improving performance of the closed-loop driver–vehicle system is evaluated by tracking an S shape winding road. The simulation results reveal that the integrated chassis controller not only achieves preferable handling performance and stability, but also improves the vehicle lane keep ability significantly, and can alleviate the working load of the driver.