双电机独立驱动方程式赛车稳定性控制研究

为防止FSEC赛车在行驶过程中发生侧滑、甩尾现象,针对双电机独立驱动方程式赛车,提出了利用横摆角速度进行模糊PI控制方法。确定整车横摆力矩分层控制结构,设计了模糊控制器和规则制动力分配方法。模糊控制器根据期望的横摆角速度值和实际的横摆加速度决策出所需的附加横摆力矩,并通过制动力分配方法进行差动驱动实现。应用CarSim搭建车体模型,应用CarSim与MATLAB/Simulink联合仿真对控制方法进行了仿真验证。结果表明:利用横摆角速度控制的横摆力矩模糊PI控制方法可以使赛车按照车手的期望路径稳定行驶,有效提高赛车行驶稳定性。     

基于MPC的车辆横摆稳定控制器设计

设计了一种基于MPC的车辆横摆稳定控制器。首先从车辆横摆稳定性的控制需求分析出发,提出了整体控制方案;分析了采用模型预测控制方法设计控制器的具体过程;在此基础上,介绍了从控制器中决策出的附加横摆力矩在各个车轮间的分配方案;并设定了不同的工况,对横摆稳定控制算法进行离线仿真实验,验证采用模型预测控制方法解决横摆稳定控制问题的有效性。     

基于模糊滑模的车辆横摆稳定性控制

针对分布式驱动汽车在极限工况下易出现失稳问题,提出了基于模糊滑模控制的车辆横摆稳定性策略。控制方案采用分层设计,上层控制模块利用模糊滑模理论求出车辆理想状态下的附加横摆力矩;下层考虑驱动电机输出最大力矩和路面附着约束条件,以降低轮胎纵向利用率为目标优化分配各车轮转矩。通过CarSim-MATLAB/Simulink联合仿真平台进行双移线工况仿真试验,结果表明,该控制策略下的车辆横摆稳定性显著提升。     

基于广义预测控制的汽车横摆稳定性控制

汽车在紧急避障操纵时容易丧失稳定性,通过四轮差动制动的方式对汽车施加附加横摆力矩可以实现汽车的横摆稳定性控制。由于汽车动力学模型的非线性以及参数和环境的不确定性,使用最优控制方法决策的附加横摆力矩在实际中往往无法保持最优。由此提出广义预测控制（GPC）方法决策附加横摆力矩。建立了七自由度非线性车辆模型作为预测模型,并通过实车试验对其精度进行了验证。通过Simulink/Carsim环境中的虚拟试验对GPC方法的控制效果进行了验证,结果表明GPC方法比LQR方法能更有效地提高汽车的主动安全性。     

基于电动轮汽车四轮转向控制策略研究

为提高四轮转向汽车的稳定性,提出了一种基于电动轮汽车的线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulator,LQR)控制与直接横摆力矩(Direct Yaw-moment Control,DYC)协调控制策略。首先设计了以侧向车速、横摆角速度和侧向位移为控制目标的LQR控制器,然后设计了以横摆角速度为控制目标的DYC控制器,最后通过CarSim与MATLAB联合仿真验证表明:在良好工况下,LQR控制四轮转向车辆可实现质心侧偏角趋近于0和横摆角速度在理想范围内的折中最优化控制。在极限工况下,LQR四轮转向系统中附加横摆力矩协调控制可明显提高车辆的稳定性。     

提高汽车操纵稳定性的联合控制研究

为了弥补汽车动力学独立主动控制系统的不足,研究了主动前轮转向(AFS)和横摆力矩控制(DYC)的联合控制策略。运用滑模控制理论,设计主动前轮转向控制器,控制汽车的横摆角速度。基于最优控制理论,设计横摆力矩控制器,通过前馈控制调整侧偏角,状态反馈控制调整横摆角速度和侧偏角。线性二自由度开环汽车模型仿真结果表明,无论是低速还是高速,联合控制方法能够有效地同时控制汽车的侧偏角和横摆角速度,提高了汽车操纵稳定性。     

基于分层模型的轮毂电机驱动车辆直接横摆力矩控制

为提高多轮轮毂电机驱动车辆动力学综合控制性能,提出了一种基于分层模型的直接横摆力矩控制策略。上层为运动跟踪控制层,设计了基于车轮转角的前馈控制器,对车辆横摆角速度稳态增益进行调节,同时将滑模控制进行改进,设计了滑模条件积分控制器进行反馈控制,使横摆角速度追踪其期望值;下层为转矩优化分配层,基于稳定性优先原则,建立了以减小轮胎负荷率为目标的优化函数,并且将控制分配问题转换为二次规划问题进行求解。依托某型8×8轮毂电机驱动样车进行实车试验,结果表明,在连续转向工况和双移线工况下,所提出的控制策略使车辆最大横摆角速度偏差分别降至理想横摆角速度的6%和9%以内。此外,该策略能够有效控制轮胎负荷率,实现转向行驶时的转矩优化分配,改善了车辆操纵稳定性。     

基于主动制动的车辆稳定性系统最优控制策略

引入分层控制概念设计了横摆力矩控制和滑移率控制相结合的车辆稳定性控制系统.建立了侧偏角和横摆角速度具有最佳输出响应的车辆理想模型,采用前馈与反馈控制相结合跟踪理想模型的控制策略,基于最优控制理论设计横摆力矩控制器.通过设计理想滑移率分配模块确定下层滑移率控制器理想值,基于模糊控制理论设计滑移率控制器.在Matlab/Simulink平台上建立8自由度非线性车辆模型,分别在低附着和高附着路面条件下进行了仿真分析.结果表明:采用分层控制可以很好地实现车辆所需横摆力矩,有效地控制车辆质心侧偏角和横摆角速度跟踪理想模型,瞬态及稳态响应良好,改善了车辆操纵稳定性.     

基于轮胎力优化分配的车辆稳定性控制研究

为了改善车辆在低附着系数路面的稳定性,提出了基于轮胎力优化分配的车辆稳定性控制策略。整体控制方案采用分层结构的控制方法,上层横摆力矩控制器以跟踪期望横摆角速度为目标,输出保持车辆横向稳定性的修正横摆力矩;下层控制分配器通过最优化控制分配方法,合理、最优地分配各轮制动力大小,实现上层修正横摆力矩。采用MATLAB/Simulink与Carsim联合仿真平台,验证所设计稳定性控制方案的控制效果,并与传统的单轮、单侧制动控制方式进行对比。研究结果表明,在低附着系数路面上,同时对多个车轮进行优化分配控制可以发挥更大的控制潜力,控制效果明显优于单轮/单侧制动控制方式。     

汽车主动转向自适应模糊PI控制研究

针对线控转向汽车主动转向控制,研究了基于自适应模糊PI理论的主动转向控制方法。应用Matlab/Simulink软件搭建线控转向系统模型,并与Car Sim软件联合仿真,将Car Sim中的传统转向系统汽车改进为线控转向系统汽车。基于横摆角速度反馈的主动转向控制策略,设计了主动转向自适应模糊PI控制器。选择高速双移线仿真实验,在Car Sim中对所研究的控制算法进行了仿真验证,并与无主动转向控制和主动转向PI控制对比分析。结果表明:线控转向汽车主动转向自适应模糊PI控制相对于PI控制和无控制,能够使汽车更好跟踪期望,提高汽车行驶稳定性。     

车辆牵引力控制系统控制算法仿真研究

提出车辆牵引力控制系统的控制算法，对控制算法的控制效果和适应性进行仿真研究。建立了汽专加速过程的数学模型，分别采用PI控制方法和逻辑门限控制方法设计了油门控制系统和驱动轮制动控制系统，并设计了路面自动识别系统，采用计算机仿真方法进行了模拟研究。研究结果表明：本文的控制算法能有效抑制各工况下驱动轮的过度滑转，改善加速性能，并能准确识别路面附着的变化，有很强的鲁棒性。     

基于模糊控制的智能灌溉控制系统

根据灌溉系统不易建立精确数学模型的特点，设计了基于模糊控制技术的智能灌溉控制系统c系统以土壤水分误差和误差变化率为输入，以灌溉时间长度为输出，通过对输入变量的模糊化、模糊推理和模糊决策，获得了作物的灌溉时间长度。实际运行表明，该系统能根据土壤水分适时、适量灌溉，有效地实现了节水灌溉。     

宽幅变量喷雾机智能控制系统设计

自走式宽幅喷雾机现场作业时,经常由于机组速度的变化导致喷施差异,影响了喷雾效果,甚至造成药害.为此,开发了基于嵌入式处理器和多传感器高效融合的变量喷雾控制系统,实现了喷洒压力和机组行走速度的在线协调控制.系统采用PID参数模糊自整定控制器,可自动根据作业速度调整喷雾压力和喷雾量,提高了单位面积施药量的均匀程度.通过对自主开发的变量喷雾样机进行实验表明,该模糊PID 控制器响应快速、适应性强,能迅速消除系统余差,使变量喷雾控制系统具有良好的动态和稳态特性.     

基于分布式结构的车辆稳定性控制系

提出了一种车辆稳定性控制系统,基于分布式结构的分析方法,通过合理分布复杂的控制算法将控制系统分为控制分析、控制分配和控制执行3个层次.在控制分析层采用了滑模变结构控制方法,计算出车辆期望作用力和横摆力矩.使用非线性优化方法将期望值分配到4个车轮上,实现并优化了控制分配效果.在CarMaker车辆动力学分析环境中进行了仿真分析,结果表明设计的控制算法提高了车辆在极限工况下的稳定性,降低了驾驶员驾驶强度.     

车辆底盘集成控制系统的电动机控制

为协调车辆操纵稳定性和行驶平顺性,在分析半主动悬架和电动助力转向工作原理的基础上,研制出以嵌入式系统为平台的车辆底盘系统集成控制器。硬件上对悬架可调阻尼减振器的步进电动机和转向系统的直流电动机进行控制设计;软件上运用模糊控制和PID控制算法,在Code Warrior集成开发环境下结合超级终端对软硬件进行联调。试验结果表明,控制器运行可靠,电动机控制正确、效果明显,集成控制下车辆的操纵稳定性和平顺性得到改善。     

基于点火控制算法的汽油机爆震控制

对利用检测缸内压力波进行爆震判别与控制进行了研究,采用经过爆震频率带通滤波后的缸内压力波的峰值作为衡量爆震强度的指标,通过试验确定判别爆震发生的门槛值。考虑到爆震指标分布的特点,采用统计的方法确定爆震的强度,并由发动机电控单元根据爆震强度对点火提前角进行控制,让发动机工作在轻微爆震状态,使发动机的经济性和动力性得到了提高。     

一种新型的车辆稳定性分层控制策略

为了优化稳定性控制算法,提出并仿真分析了一种新型的车辆稳定性分层控制策略。该控制策略由上下两层组成,上层控制器基于最优控制理论的横摆力矩控制策略,下层控制器采用最优分配法,将修正横摆力矩合理分配到各车轮上。基于MATLAB/Simulink建立了八自由度非线性车辆模型,并对该模型进行了实车实验验证,然后基于该模型对该控制策略进行了仿真分析,验证了此分层控制策略的有效性。仿真结果表明,在大侧向加速度和大侧偏角的极限工况下,所设计的新型控制系统能够有效地改善车辆的操纵稳定性。     

电控柴油机模糊自适应整定PID控制

为满足车用柴油机日益严格的排放法规、更高燃油经济性和动力性的要求,需要控制电控柴油机的运转参数.为此,设计了以DSP56F807为核心的电磁式执行器控制系统,提出了电磁式执行器模糊自适应整定PID控制策略和模糊数模型的建立方法,进行了电磁式执行器和柴油机模糊自适应整定PID控制实验.实验结果表明,此方法可以取得令人满意的控制效果.