汽车底盘系统分层式协调控制

将汽车底盘控制系统分成上层与下层控制部分进行分层式协调控制.下层控制器为悬架、转向和制动系统三个单独的控制器,用以执行各子系统的控制任务,实现各自的性能指标;上层协调器主要接受来自下层控制器的决策信息,对其进行整体协调分析,并及时修改下层控制的决策,从实现整车综合性能最优的目标出发来执行协调优化任务.仿真及试验结果表明,采用分层式协调控制策略对汽车底盘系统进行控制,能够很好地改善整车的平顺性、安全性及操纵稳定性,控制效果要优于采用单独的子控制器的控制效果.     

基于遗传算法的汽车底盘系统协调控制优化

为了消除汽车底盘集成系统机械与控制系统间的耦合,首先建立了汽车悬架与转向系统整车动力学模型,分别设计了主动悬架(ASS)LQG控制器和主动前轮转向系统(AFS)滑模变结构控制器和两系统的规则协调控制器。以集成系统机械与控制参数为优化变量,以反映汽车动力学综合性能为目标函数,基于遗传算法编制了集成优化程序,对集成控制系统进行了优化仿真计算。仿真结果表明:汽车底盘集成控制系统经过参数优化后,汽车综合性能得到改善:汽车的横摆角速度、车身侧向加速度均方根值分别降低了近34%,38.12%,车身俯仰角速度降低了4.91%、改善了车辆的乘坐舒适性,方向盘操纵转矩大大降低,提高了汽车转向时的转向轻便性。     

基于博弈论和功能分配的汽车底盘系统协调控制

考虑汽车底盘悬架、转向、制动子系统间耦合动力学关系,建立高阶非线性动力学模型。对各子系统设计局部最优控制器,对悬架子系统设计非线性H∞控制器,对转向子系统设计直接横摆力矩比例积分微分(Proportion-integration-differentiation, PID)控制器,对制动子系统设计滑模变结构控制器。为进一步提高整车全局控制性能,基于功能分配原理对子系统控制功能进行分配,采用博弈论对子系统控制功能指标进行博弈,设计上层协调控制器以输出期望的控制作用,模糊规则实时自整定子系统控制器输出量以跟踪期望控制目标。基于Matlab/Simulink软件,对整车协调控制系统进行仿真,采用ARM构建底盘功能分配的控制系统实车试验平台,进行实车道路试验。结果表明,基于博弈论的整车协调控制系统较子系统单独控制、不加控制时均能取得更好的控制性能,验证了协调控制的有效性。     

汽车底盘控制子系统集成优化研究

为了改善汽车底盘控制子系统间的运动耦合的影响,文中在建立了汽车悬架与转向整车系统动力学模型的基础上,设计了扩展的LQG控制器,对电动助力转向和主动悬架系统进行集成控制。针对传统机械结构与控制参数采用串行设计方法易造成系统失去全局最优性能的特点,文中以集成系统机械与控制参数为优化变量,以反映汽车动力学综合性能为目标函数,基于遗传算法编制了集成优化程序,对集成控制系统进行了并行集成优化。优化前后的仿真结果表明,汽车底盘集成系统的机械结构参数和控制器参数得到进一步优化,车辆的转向轻便性、操纵稳定性、平顺性等综合性能也得到提高和改善。进行的实车试验结果也表明:系统经过集成优化后转向盘力矩均方根值下降了43.10%,提高了汽车转向轻便性,车身侧向加速度、横摆角速度均方根值分别下降了28.16%和19.52%,,改善了汽车的操纵稳定性。     

基于多刚体动力学和规则协调的汽车EPS与ASS建模与控制

应用多刚体系统动力学理论,建立了装备电动助力转向和主动悬架系统的整车多刚体动力学模型。并根据转向和悬架两个系统之间的运动耦合关系,分别设计了EPS和ASS各子控制器,以及基于规则的中央控制器,对子系统监督和协调。在MATLAB下对整车的平顺性和操纵稳定性进行了仿真,结果表明多刚体模型运用在汽车底盘集成控制研究中是方便可行的;采用的控制策略有效改善了车辆的平顺性和操纵稳定性。     

电动轮驱动汽车空间稳定性底盘协同控制

电动轮驱动汽车可以独立控制各车轮驱/制动力矩,并能够通过驱动、制动、转向和悬架系统的协同显著提升线控底盘的动力学控制能力,但车辆各子系统控制功能的简单叠加无法发挥整车控制能力。为改善线控底盘的整车稳定性控制效果,提出综合前轮主动转向、四轮差动驱动和悬架主动调控的空间稳定性协同控制方法。搭建整车动力学仿真平台,分析车辆失稳过程特征;构建底盘协同控制架构,计算出车辆状态期望值及主动悬架介入条件,设计出前轮主动转向和四轮差动驱动直接横摆力矩控制权重分配方法;设计出基于模型预测控制的前轮主动转向控制器、基于滑模变结构控制的直接横摆力矩控制器及基于非奇异终端滑模控制的主动悬架控制器并完成了仿真验证。研究表明,提出的底盘协同控制方法在不同附着条件路面上均能保证车辆安全、稳定行驶,所完成研究为线控底盘集成控制策略开发提供了新思路。     

基于转矩协调分配的分布式驱动电动汽车稳定性控制

提出一种基于车轮转矩优化分配的层次化车辆稳定性控制方法,用于分布式驱动电动汽车的操纵稳定性控制。建立八自由度车辆模型,分三层设计控制系统,上层控制器以质心侧偏角和横摆角速度为状态变量,采用积分二自由度控制模型,引入虚拟控制解耦两控制变量,计算车辆稳定的等效横摆力矩;中层采用线性二次型方法,优化分配前后轮转向角和轮胎纵向力;下层控制器设计滑模滑移率控制器,完成定滑移率下的车轮转矩再分配。仿真结果表明,该控制系统在高速极限工况下能充分利用轮胎的附着潜力,实现车轮转矩的协调分配,提高车辆的操纵稳定性;当执行机构出现故障时,系统能有效重构并实现控制量再分配,提高车辆的安全性。     

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。     

主动横摆控制在车辆横向稳定性中的应用研究

以汽车系统动力学为基础,在Matlab/simulink中建立了八自由度整车模型。针对汽车实际转向时存在的非线性特点,以线性二自由度半车模型作为参考标准,结合对车辆稳定性控制原理的分析,设计了以车身横摆角速度和质心侧偏角为控制目标的联合模糊控制器。采取效率车轮单独差动制动以产生附加横摆力矩的策略,最后在两种典型的试验工况下对整车模型进行仿真。仿真结果表明,采用此策略能够切实可行地实现对车辆行驶稳定性的控制,提高了车辆的横向稳定性。     

紧急制动下车身姿态的控制研究

考虑到车辆行驶过程中遇突发状况紧急制动会引起车身姿态较大幅度地变化,同时受路面附着系数、道路条件等影响车轮也会发生抱死和侧滑。为了提高车辆在紧急制动工况下的平顺性和制动性能,改善车身姿态的变化,对非线性半车模型进行了研究,建立了包含主动悬架与制动在内的仿真模型,在主动悬架LQG控制、目标滑移率模糊控制的基础上,通过两者之间的相互影响,进一步设计了俯仰模糊控制策略来改善车身姿态。对车辆在不同控制下紧急制动进行了动力学仿真分析,结果表明,联合控制能够较好地抑制车辆俯仰角的变化,加大制动减速度,减小车身垂直加速度和制动时间,改善车辆的性能,证明设计的控制策略是有效的。