基于Carsim的线控转向前轮转角控制策略研究

利用Carsim建立了线控转向车辆的整车动力学模型,利用Simulink建立了线控转向系统模型以及前轮转角控制策略。基于稳态横摆角速度增益不变,根据不同的车速范围设计了理想的可变传动比。通过理想变传动比和横摆角速度与质心侧偏角综合反馈,实现对线控转向车辆的前轮转角控制。最后通过双移线工况下的试验仿真,并与传统的机械转向和单纯的横摆角速度控制的车辆进行对比分析,最终结果表明,采用横摆角速度与质心侧偏角综合反馈控制的线控转向车辆能够改善汽车的操纵稳定性,减轻驾驶员的负担。     

四轮转向和差动制动联合控制的车辆横摆动力学

提出了一种基于四轮转向和差动制动联合控制的车辆横摆动力学控制策略。根据四轮转向和差动制动对横摆动力学的影响,设计了一个双输入双输出模糊控制器,以产生适当的横摆力矩和后轮转向角来控制质心侧偏角和横摆角速度。在Matlab／Simulink环境下建立了相应的仿真模型并在典型转向工况下进行了仿真试验。研究结果表明,与两个系统单独控制相比,联合控制情况下车辆的横摆动力学响应特性得到了很好的改善,从而提高了车辆的操纵稳定性和安全性。     

基于制动与主动悬架的车辆横向稳定性联合控制

车辆在紧急转向时会产生横摆、侧滑运动,甚至引起车辆失稳。为了提高车辆在转向时的横向稳定性,本文提出了基于PI制动与在线LQG控制的主动悬架的横向稳定性联合控制。通过PI制动改变车辆的横摆角速度。通过实时地调节LQG控制变量的加权值,实现对主动悬架力的合理分配。通过调节主动悬架的垂向力,改变轮胎的垂向载荷,从而改变轮胎的侧向力,达到减小车辆质心侧偏角的目的。最后对控制方法在阶跃输入工况下进行仿真。仿真结果表明,联合控制的车辆横摆角速度较好地跟踪理想横摆角速度,车辆的质心侧偏角大幅减小,车辆在转向工况下的横向稳定性得到提高。说明该联合控制算法是有效的。     

4WID-4WIS车辆横摆运动AFS+ARS+DYC模糊控制

对四轮独立驱动-独立转向(4WID -4WIS)车辆横摆稳定性控制进行研究.对侧偏角与横摆角速度之间的耦合性进行分析,提出了控制策略:当质心侧偏角比较小时以理想横摆角速度跟踪控制为主,当质心侧偏角比较大时以抑制质心侧偏角过大为主.基于模糊控制技术提出集成“主动前/后轮转向+直接横摆力矩控制”( FRD)的新型车辆横摆稳定性控制系统.仿真结果表明,与直接横摆力矩控制(DYC)的车辆相比,FRD可明显降低车辆的制动力矩和车轮纵向滑移率,确保车辆在低附着路面上高速行驶时具有良好的横摆稳定性.     

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。     

车辆横摆角速度跟踪控制方法

为改善车辆操纵稳定性，用二自由度车辆动力学状态方程建立了车辆横摆角速度跟踪控制模型。用横摆角速度与其期望值的差值确立了性能指标并求出了反馈控制增益，用该模型计算了车辆在急速转向操纵时的侧向加速度、横摆角速度以及车辆质心的侧偏角响应，计算结果表明了方法的有效性。     

四轮转向车辆后轮转角与横摆力矩联合模糊控制

为提高车辆在极限工况下的稳定性,充分考虑悬架、转向系统以及轮胎等部件的非线性,运用多体动力学仿真分析软件ADAMS/Car建立了四轮转向车辆的虚拟样机模型.确定了质心侧偏角和横摆角速度具有理想输出响应的控制目标.针对车辆的非线性,提出了后轮转角与横摆力矩联合控制的模糊控制策略,并设计了对应的非线性模糊控制系统.最后应用ADAMS/Car和Matlab/Simulink联合仿真技术,对控制系统的性能进行了仿真验证.仿真结果表明:后轮转角与横摆力矩联合模糊控制可有效防止车辆在极限转向工况下发生侧滑失稳.     

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。     

稳态工况下横摆角速度与侧倾角的关系分析

在分别建立转向、悬架和轮胎数学模型的基础上,理论推导出横摆角速度与侧倾角的相互关系,分析了角阶跃输入下路面附着系数和车速对转向的影响,刻画了不同车速和前轮转角下横摆角速度与侧倾角的变化过程,通过分析总结出两者之间的稳态值变化规律。仿真和试验结果表明,试验与仿真的结果相吻合,验证了仿真的正确性,为侧向和垂向动力学的集成控制研究提供了理论参考。     

电动助力转向系统对汽车操纵稳定性的影响

在电动助力转向系统中引入横摆角速度反馈传感器,建立了包含电动助力转向系统的人-车系统数学模型;经模拟仿真分析,表明该模型在EPS中引入横摆角速度负反馈可以显著改善前轮角阶跃输入下车辆的横摆角速度的瞬态响应;并且EPS助力矩响应曲线上升平稳缓慢,有利于汽车在低附着系数路面高速转向行驶时的操纵,从而提高汽车的行驶安全性。     

一种四轮转向车辆操纵稳定性仿真分析

对转向时车辆质心侧偏角近似等于零为控制目标的四轮转向车辆操纵稳定性进行仿真分析。在建立四轮转向车辆操纵动力学模型,得到其状态方程的基础上,求解出横摆角速度和侧向加速度与前轮转角的传递函数,借助Matlab/Simulink,进行时域和频域的仿真,并将仿真结果与传统前轮转向车辆做比较,结果表明四轮转向车辆大大提高了车辆的操纵稳定性。     

车辆动力学稳定性系统综合反馈控制仿真

建立了Magic Formula(MF)轮胎模型、三自由度整车模型以及车辆参考模型,采用车辆横摆角速度和质心侧偏角的状态差异法,设计了基于PID控制理论为核心的车辆横摆角速度和质心侧偏角的综合反馈控制,并对模型进行了离线仿真和在线实时仿真,结果证明,所设计的控制器对汽车稳定性控制效果明显,实时仿真与离线仿真结果吻合。     

电子差速履带车辆转向转矩神经网络PID控

根据电子差速履带车辆转向动力学和运动学分析,提出一种电子差速履带车辆转向转矩模拟神经网络PID（ANNPID）控制策略,由双电动机转向转矩协调控制、ANNPID控制和感应电动机转矩控制组成。通过建立双感应电动机独立驱动履带车辆电子差速转向控制系统,实现基于ANNPID控制的转向转矩协调分配和基于模型参考自适应控制（MRAC）的感应电动机间接磁场定向（IFOC）转矩控制。采用该策略,在不同转向半径的行驶转向工况、0.5B半径转向工况和中心转向工况下的实车试验结果表明,低速转向具有较好的操控性能。     

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。     

电子差速履带车辆转向转矩神经网络PID控制

根据电子差速履带车辆转向动力学和运动学分析,提出一种电子差速履带车辆转向转矩模拟神经网络PID(ANNPID)控制策略,由双电动机转向转矩协调控制、ANNPID控制和感应电动机转矩控制组成.通过建立双感应电动机独立驱动履带车辆电子差速转向控制系统,实现基于ANNPID控制的转向转矩协调分配和基于模型参考自适应控制(MRAC)的感应电动机间接磁场定向(IFOC)转矩控制.采用该策略,在不同转向半径的行驶转向工况、0.5B半径转向工况和中心转向工况下的实车试验结果表明,低速转向具有较好的操控性能.     

空气阻力及升力对高速车辆操纵稳定性的影响

建立考虑空气阻力及升力影响、前轮回正的车辆转向运动的动力学模型,求取考虑空气阻力及升力的车辆稳态横摆角速度增益。基于车辆稳态横摆角速度增益解析表达式,定量解析了空气阻力及升力对车辆转向特性的影响,得知随着车速提高,空气阻力及前轴处的空气升力增强,车辆不足转向趋势愈加明显,而后轴处空气升力的作用与前二者相反。基于上述车辆转向运动的动力学模型,通过数值仿真研究了空气阻力及升力对高速车辆路面不平度稳定性的影响,得知空气阻力及前轴处空气升力的增大可使车辆质心侧向偏移量减小,而后轴处空气升力的增大则使车辆质心侧向偏移量变大。     

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Carsim和Simulink后轮转向稳定性模糊PID优化分析

通过对整车操纵稳定性控制目标研究,获得了带后轮转向时,汽车低速、高速后轮正反转向的分界点。推导了比例控制及横摆角速度反馈跟踪控制的计算方法。根据车辆二自由度动力学方程,解决了理想目标对象的建立。通过对反馈误差E和变化误差EC的分析,设计其论域范围及模糊PID控制器。采用Carsim和Simulink联合仿真,由左前轮作为参考输入转角,其它转角用查表方式获取,以角阶跃作评价输入,对建立的模型进行仿真分析。结果表明模糊PID控制器能使汽车在低速、高速时质心侧偏角、横摆角速度得到明显优于前轮转向和横摆角度反馈跟踪控制方式。很好地提升了汽车的操控性能,发挥了后轮转向的低速提供过度转向,高速提供不足转向的优点。     

多轴转向车辆零侧偏角控制策略研究

建立了多轴转向车辆的二自由度操纵动力学模型,并得到多桥转向车辆横摆角速度.质心侧偏角及侧向加速度与前轮转角之间的传递函数的通用公式.在此基础上,得到车辆采用零侧偏角控制策略时,车辆转向中心到质心的距离,横摆角速度增益及侧向加速度增益的表达式.以某五轴转向车辆为例.对其转向性能进行了分析.结果说明:零侧偏角控制策略能适用于工程车辆.且能使车辆转向更平稳,在高速运行时,能显著提高车辆的稳定性.     

高质心客车防侧翻控制研究与仿真

基于模糊函数设计了模糊逻辑控制器,并应用于厦门金龙XMQ6117Y3型客车,通过该控制器产生横摆力矩与主动转向角使客车的横摆角速度与质心侧偏角响应跟踪其期望值。该控制器仿真计算了转向角阶跃输入和正弦输入的客车横摆角与质心侧偏角响应,试验结果表明该控制器能有效改善高质心客车横摆角速度和质心侧偏角响应,使得横摆角速度与质心侧偏角保持在允许范围,从而保证客车行驶的稳定性,减小客车"驶出"或"侧滑"引起"绊倒"侧翻的可能性。