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。     

基于模糊PI的汽车横摆力矩控制研究

针对汽车直接横摆力矩控制,基于模糊PI控制理论研究了附加横摆力矩决策方法和基于二次规划的横摆力矩优化分配方法。横摆力矩控制采用分层控制方法,设计了模糊PI控制器和制动力优化分配器。模糊PI控制器根据参考值和车辆状态决策出所需的附加横摆力矩,并通过二次规划优化分配方法进行主动差动制动实现。采用Matlab/Simulink与CarSim联合仿真对控制方法进行仿真实验验证。结果表明:基于二次规划的附加横摆力矩优化分配方法相对于无控制时能够使汽车较好地跟踪期望值,有效提高汽车行驶稳定性。     

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CarSim/Simulink联合仿真的四轮驱动电动汽车稳定性研究

基于LQR控制理论研究了四轮驱动电动汽车的横摆稳定性,以横摆角速度和质心侧偏角为控制目标,计算出最优的直接横摆力矩,通过双轮控制模式进行转矩分配,实现了四轮驱动电动汽车的稳定性控制;基于CarSim/Simulink联合仿真整车模型进行仿真验证,在CarSim中通过参数化建模设置整车参数、驾驶员模型,在Simulink中建立电机模型和控制器模型。研究结果表明,所提出的控制策略可以有效地控制四轮驱动电动汽车的横摆运动,从而提高整车的行驶稳定性。     

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。     

车辆稳定性控制的虚拟实验

基于虚拟驾驶实验平台开发了车辆稳定性控制器.构建了由实车、虚拟场景、车辆动力学模型等组成的虚拟驾驶实验平台.用神经网络估计模型对车辆动力学系统进行了辨识,通过调整神经网络对象模型设计了神经自校正控制器,该控制器通过产生横摆力矩迫使车辆横摆角速度跟踪理想响应.在虚拟驾驶实验平台上研究了施加控制后车辆的响应及其与驾驶员的交互,对车辆在紧急避障操纵时的响应进行了虚拟仿真实验,验证了车辆稳定性控制器的有效性.     

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.     

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。     

基于ADAMS和MATLAB的汽车操纵稳定性联合仿真

本文通过利用Adams/CAR建立了整车动力学仿真模型;基于DYC控制方法和线性二次型最优控制理论,在Matlab中建立前馈-反馈复合控制系统和与ADAMS联合的控制模块,实现ADAMS与Matlab的车辆稳定性控制联合仿真;通过调节控制系统参数,对湿滑路面的阶跃工况进行仿真,分析联合仿真的结果,使控制器对车辆的稳定性控制效果达到最佳.结果表明,本控制系统能有效提高车辆的操作稳定性.     

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。     

基于模糊控制的汽车ESP系统仿真研究

首先运用MATLAB/SIMULINK软件建立了汽车参考模型及二自由度整车模型,其中轮胎模型采用"魔术公式";其次,针对汽车ESP系统的非线性、时变的特点,运用模糊控制原理,设计了基于质心侧偏角修正的横摆角速度模糊控制器,并对低附着路面蛇形工况的控制效果进行了仿真分析,结果表明基于质心侧偏角修正的横摆角速度模糊控制器可以很好地控制汽车的横摆角速度及质心侧偏角,使汽车能够按照驾驶员的意图行驶,提高汽车的侧向稳定性。     

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.     

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。     

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。     

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。