基于策略分层的汽车悬架与转向系统主动控制

建立了悬架系统7自由度的主动控制模型,设计了悬架系统的最优控制器,运用分离定理,得到随机状态反馈调节器的最优控制率.建立了主动前轮转向系统的转向模型,并设计了可实时跟踪目标横摆角速度的滑模变结构控制器.为改善转向工况下车辆的平顺性,在2个子系统的基础上设计了一个上层协调控制器.协调控制器根据车辆传感器信息,实时地输入给转向和悬架子系统不同的跟踪目标和控制参数,以使车辆获得最好的性能.仿真结果表明:所设计的控制器能够较好地提高整车的平顺性和操纵稳定性.     

随机激励下的电磁阻尼悬架控制器增益研究

根据电磁悬架系统物理简化模型推导了单轴电磁悬架系统的非线性动态方程及线性动态方程的控制器设计.提出了电磁悬架系统受到随机白噪声干扰激励下,悬架控制器增益的选择方法.选取次最优控制器增益作为控制方法,研究了悬架的位移响应均方值最小和系统的能量消耗最小时,状态反馈控制器的设计.将次最优控制器增益与由线性二次最优控制理论得出的状态反馈增益进行了比较,研究表明,电磁悬架可达到激波衰减和能耗的次最优,性能优于被动悬架系统,并通过实例进行了验证.     

区域交通智能车辆导航控制技术

通过系统辨识实验得到车辆转向系统动态特性方程，结合车辆预瞄运动学模型和二自由度转向动力学模型建立基于视觉预瞄的转向动力学控制数学模型，根据线性二次型最优控制理论设计的最优控制器能稳定跟踪直线路径。采用模糊控制快速跟踪弧线导航路径，结合车辆转向系统当前状态和最快动态响应能力建立车辆弧线跟踪时的变结构控制输出集。针对JLUIV-V型区域交通智能车辆部分状态变量的不可测性，根据Kalman滤波理论构造状态观测器。仿真和试验结果表明：该控制技术在区域交通智能车辆户外路径跟踪过程中平稳、可靠。     

汽车EPS与ASS的H∞/PID集成控制

分别建立了汽车电动助力转向（EPS）模型与主动悬架系统（ASS）模型，提出了EPS与ASS的集成模型。综合考虑EPS与ASS的相互影响，设计出H∞／PID集成控制系统。从提高汽车转向行驶时的乘坐舒适性和操纵稳定性角度出发，根据人体对振动的敏感频率范围引入了适当的频域加权函数，设计出ASS系统的H∞最优控制器，使水平和垂直方向敏感频率范围内的振动都得到明显降低；从改善驾驶员转向轻便性角度出发，设计出EPS系统的PID控制器。仿真结果表明，该集成控制方法能够使汽车转向行驶时的乘坐舒适性和操纵稳定性得到提高。     

电动助力转向系统回正控制研究

根据转向系统的回正特性，针对现有的电动助力转向系统模型在回正控制中的不足，提出了新的回正控制算法。借助专家控制器，实现了不同转向状态下控制策略的变换，即将常规助力控制和回正控制算法结合，采用控制器的辨识算法和监督算法构成闭环系统，使转向行程判断准确，实时性好。在此基础上，设计了新型的试验台架，可以更好地模拟车轮转向过程。结果表明，采用该回正控制策略能获得较好的回正性能，同时提高了转向系统的稳定性。     

电液位置伺服系统的自适应控制

根据已知参数设计一电液位置伺服系统,针对系统中参数或外界干扰的变化引起系统的误差,对其使用了两种模型参考自适应控制:通过构建目标函数,使被控对象趋近于参考模型的以局部参数为最优的自适应控制,通过Matlab仿真表明,加了自适应控制器的系统响应明显变快,对突加负载和外干扰有自适应能力;采用状态观测器的自适应控制,通过构建状态观测器,并利用Matlab函数求解状态观测器的反馈矩阵,然后根据少量的输入输出变量由状态观测器构造系统的全部变量,用来实现控制作用,使系统对于参数变化或外界干扰具有很强的自适应能力和鲁棒性。     

拖拉机液压转向变论域模糊控制器设计与试验

2BFQ-6型油菜精量联合直播机田间自动对行作业时,东方红-LX854型拖拉机为其配套动力,实现导航功能,针对导航执行机构——电控全液压转向系统导航作业时转向控制稳定性和准确性差的问题,设计了自适应变论域模糊控制器。应用旋升优选法对模糊控制器参数仿真分析,获得了不同波形、幅值和周期激励信号下的最优参数组合,运用窗口Fourier变换和自卷积法设计了响应类型的实时识别方法,依据识别的结果和仿真寻优获得的参数优化基础模糊器规则的论域。在拖拉机电控全液压转向系统上试验结果表明:变论域模糊控制器对转向20°的阶跃响应的调节时间为2 s,平均稳态误差为0.18°,无稳态振荡现象;跟踪正弦信号平均延时为0.3 s;与定论域模糊控制器相比获得了更好的转向性能。     

电动助力转向系统神经网络变结构控制器

通过对电动助力转向系统结构及其助力特性的分析,建立了数学模型,设计了一种变结构控制器。该控制器采用积分最优型变结构控制,并与神经网络相结合,以消除不确定性对控制性能的影响,增强系统的鲁棒性。仿真结果表明控制方法是正确有效的。     

模型跟踪主动四轮转向汽车最优控制研究

基于车辆线控转向技术,根据最优控制理论,提出了一种汽车前、后轮转角主动转向控制新策略。以汽车侧向动力学二自由度模型为基础,确立了车辆转向理想跟踪模型,设计了四轮主动转向最优控制器,对所设计的控制器进行了仿真分析与验证。仿真结果表明:所设计的前、后轮转角最优控制器改善了车辆瞬态与稳态响应特性,且能很好地跟随理想车辆转向模型,提高了车辆的操纵稳定性。     

基于μ综合的电动助力转向控制系统设计

针对汽车电动助力转向控制系统设计中存在的建模误差以及车辆行驶过程中外界干扰的影响,采用μ综合控制方法,根据转向系统的性能要求,构造了电动助力转向系统的μ综合控制设计框架,在Matlab环境下求解了μ控制器.计算与仿真表明所设计的μ控制器具有良好的性能鲁棒性和鲁棒稳定性.     

基于AMESim的电动车辆线控液压转向控制策略研究与试验分析

为研究并优化电动车辆线控液压转向系统的控制策略,文章基于AMESim软件进行仿真分析并开展台架验证试验。提出电动车辆线控液压转向控制系统整体设计方案,分别就工作原理、整体结构、液压系统设计、路感加载系统进行分析。基于AMESim建立电动车辆线控液压转向控制系统仿真数学模型,就路感数学模型、液压系统数学模型、执行机构动力学数学模型、传动比数学模型进行阐述,设计P参数自适应调整的PID控制器,并在此基础上进行系统响应性、抗干扰性能分析,研究系统时域状态下的可靠性、稳定性。仿真结果表明,系统阶跃及正弦响应偏差在3°以下,抗干扰能力较强。基于试验台架设计了响应性及稳定性验证试验,结果表明,自适应PID控制器实际响应性较好,快速转向下系统跟随响应偏差在4°以下。     

遥操作拖拉机路感模拟系统设计与实验

为了使遥操作拖拉机驾驶员对路面信息有更直观的感受,在课题组前期设计的一套拖拉机遥操作系统的基础上设计了路感模拟系统.首先提出路感模拟系统的总体设计方案.然后分析拖拉机路感产生机理,并对遥操作拖拉机的转向执行机构以及控制器进行改造,设计出路感测试系统.最后根据所设计的路感测试系统,在草地、水泥地等路面上对遥操作拖拉机进行...     

基于改进型PSO算法的汽车转阀参数优化

提出了基于模拟退火(SA)修正的改进型粒子群算法(SA-PSO)的转阀参数优化方法。建立了整车动力学模型、转向系统模型、高速"路感"模型和转阀能耗模型,并对模型进行了验证;给出了低速转向轻便性、高速转向"路感"和能耗的量化指标;提出了以轻便性、"路感"和能耗量化指标的平方和根最小值为目标函数,以各参数取值范围为约束条件的最优化问题;构建了基于模拟退火修正的改进型粒子群优化算法(SA-PSO)的自适应度函数,运用改进型粒子群算法获得了转阀参数的全局最优解;SA-PSO与PSO的优化结果对比表明,SA-PSO的全局收敛性强、收敛速度快;通过优化参数与另外两组参数双纽线、高速中间位置小转角转向、转阀能耗仿真验证了优化方法的有效性和优化结果的正确性,最后分别进行了转阀参数优化前、后的双纽线、高速中间位置小转角转向、转阀能耗试验,结果表明,优化后的转阀使转向轻便性、高速转向"路感"和节能性均得到改善。     

基于预测控制的主动悬架与电动助力转向集成控制

通过建立主动悬架与电动助力转向集成控制模型，应用预测控制理论，进行了预测控制器的设计，并在Matlab／Simulink环境中进行仿真模拟。仿真结果表明：具有预测控制策略的主动悬架与电动助力转向集成系统不仅能明显改善车辆行驶平顺性，提高转向轻便性，并且对由路面输入引起的振动能够进行有效抑制，使车辆的操纵稳定性和乘坐舒适性均有不同程度的提高。     

前轮主动转向系统设计

建立了主动前轮转向系统的模型,给出了双行星齿轮机构的运动方程,提出了具体的系统结构。设计了主动前轮转向系统的H∞鲁棒控制器,并考虑在不同的车速以及路面情况下,对大侧向风干扰和双车道变换工况进行仿真,结果表明:所设计的主动前轮转向系统能够有效地改善汽车的操纵稳定性。     

电动助力转向系统建模与补偿控制策略

分析了电动助力转向系统各组成部分的数学模型,建立了基于Matlab/Simulink的电动助力转向系统仿真模型。构建了电动助力转向系统的两层控制策略,上层控制策略采用基本助力控制和补偿控制的方法确定目标电流,下层控制策略通过PID调节器完成对目标电流的准确跟踪控制。仿真结果表明,设计的控制策略解决了转向轻便性和路感的问题,同时改善了转向的动态效果和回正能力。     

扰动下农用运输车辆路径跟踪控制器设计与试验

为提高农用运输车辆路径跟踪的鲁棒稳定性,基于线性模型预测控制结合农用运输车辆特点设计了路径跟踪控制器。该方法首先将农用运输车辆的运动学模型进行离散化求解,推出误差模型作为控制器预测方程,为使农用运输车能够克服在田间行驶时的各种干扰,通过构建李雅普诺夫函数重点分析了该模型的鲁棒稳定性,得到控制周期约束条件,然后建立目标函数并引入松弛因子,最后把预测模型代入目标函数进行优化求解,重复以上过程,实现优化控制。Matlab仿真表明：当前轮转角扰动不大于15°及横向扰动不大于1.5m时,控制器可以迅速起到调节作用,使车辆快速回到参考轨迹上行驶。对应的场地试验结果表明：试验小车以2m/s的速度跟踪参考路径时,直线路段跟踪效果良好,最大横向偏差为10.57cm,均值为8.49cm;添加扰动路段的跟踪偏差较大,最大横向偏差为23.89cm,最大纵向偏差为62.53cm,但在控制器的控制作用下可以实现对路径的有效跟踪。由此可见,该控制器在速度小于等于2m/s的情况下,可以满足农用运输车辆对路径跟踪的精度与鲁棒稳定性要求。     

基于微分几何的E-ECHPS车辆转向稳定性控制

为了提高装备电控液压助力转向系统(E-ECHPS)的车辆高速紧急转向稳定性,提出了基于微分几何的线性参考模型反馈跟踪控制策略;建立了包括整车动力学模型、轮胎模型、转向系统模型和ESC模型的非线性动力学模型,通过整车试验和台架试验验证了模型的正确性;推导了系统的仿射非线性状态方程,考虑到轮胎、液压系统和ESC的非线性,运用微分几何理论对系统进行精确线性化得到输入输出伪线性系统;建立了包含转向系统的线性参考模型,为了实现对线性参考模型理想状态的跟踪,构造了反馈跟踪控制器;以方向盘转矩为输入进行了有控制和无控制下的阶跃转向仿真和单移线仿真,结果表明:施加反馈跟踪控制可以显著提高车辆在高速紧急转向工况下的操纵稳定性,为E-ECHPS系统的控制策略设计提供了理论依据。     

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。