车辆防侧翻横摆力矩最优控制策略研究

为提高车辆在危险工况下的防侧翻性能,本文利用差动制动及主动转向两种控制方式对车辆进行防侧翻最优控制研究。在系统动力学模型和相关轮胎模型的基础上,利用模糊控制方法设计控制系统的上层控制器,利用防止车辆侧翻所需的矫正横摆力矩,采用主动转向和差动制动协调控制从而得到最佳矫正横摆力矩的方法来控制车辆的侧翻,并进行了仿真分析。结果表明,运用这两种控制方式对车辆进行最优控制时,两种控制方式产生的矫正横摆力矩达到最优,有效地降低了车辆在弯道路段的侧向加速度,提高整车的防侧翻性能,能够快速准确地使车辆恢复稳定。利用Matlab对控制系统进行了仿真与分析,仿真结果验证了所提出控制方法及控制策略的有效性,与未采用防侧翻控制系统的仿真结果相比,整车的主动安全性得到提高。     

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.     

四轮驱动电动汽车差动助力转向系统联合仿真与试验

基于AMESim软件建立了四轮独立驱动电动汽车动力学仿真模型,并应用Matlab/Simulink建立了差动助力转向控制系统模型,在此基础上研究了旨在降低转向盘手力和辅助转向轮回正的左右前轮转矩分配控制策略,并采用后轮差动实现车辆横摆校正。联合仿真结果表明,该差动助力转向控制策略在满足转向轻便性、路感回馈及辅助回正基本要求的同时,还可以补偿前轮差动驱动对车辆稳定性的影响,提高了差动助力转向技术的实际应用能力。通过差动助力转向控制系统的快速原型实车双移线道路试验进一步验证了该系统的转向助力可行性和路感保持能力。     

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。     

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。     

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。     

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DEKF的商用车稳定性控制研究

建立了双扩展卡尔曼滤波(DEKF)估计器,经过双移线工况的仿真验证,确定估计器的准确性,可用于控制系统的研究;应用双扩展卡尔曼滤波方法估计车辆的状态及参数,估算出反映侧翻的危险时刻。控制采用线性二次型LQR最优方法求解纠正车辆姿态所需要的最优补偿横摆力矩,然后基于差动制动的控制策略,把横摆力矩分配到某个唯一车轮上,设计PD控制器对滑移率进行控制。最终在Trucksim-Simulink联合仿真中证实,该系统能及时控制住车辆,避免车辆侧翻。     

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。     

四轮农用车辆主动空气阻力制动系统研究

针对四轮农用车辆防抱制动时地面制动力存在极限值无法更有效地缩减制动距离的问题,提出了新型车辆主动空气阻力制动(ABS&APB)系统,分析其工作原理并进行控制模型基础仿真研究;阐述主动空气阻力制动系统理论可行性,依据压缩空气喷气助力原理的反作用应用于车辆制动系统,利用Simulink建立新型四轮农用车辆制动系统动力学模型和APB仿真模型;设计了仿真试验,对比实施APB控制的车速与轮速曲线。结果表明,APB控制达到缩减制动距离和制动时间的目的。     

基于主动转向技术的汽车制动稳定性控制

以汽车制动稳定性控制原理和相关汽车动力学模型为基础,通过对汽车在两侧路面附着系数相差较大的对开路面的制动状况进行理论分析,提出利用主动转向技术控制汽车紧急制动时的稳定性,并使汽车在制动偏驶后能通过转向控制快速恢复到正确的行驶车道.在理论分析的基础上结合所提出的模糊控制策略和控制方式,设计模糊控制器进行仿真实验,并用实验结果进行了验证,结果表明利用所提出的汽车制动稳定性模糊控制策略,能减少汽车制动时的失稳状况,对于提高汽车的行驶安全性具有一定的作用.     

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。     

基于DYC和ABS分层协调控制策略的ESP仿真

提出了一种基于直接横摆力矩控制器(DYC)和制动防抱死系统(ABS)分层协调控制策略的汽车电子稳定程序(ESP)控制方法,以提高ESP的控制效果.在DYC和ABS的基础上设计了一个协调控制器,将控制系统分成上下层.上层协调控制器根据侧偏角的偏差值和车轮的滑移率计算出对下层子系统的调节量,统一协调下层的DYC和ABS工作.仿真结果表明,采用此协调控制策略,可比单独采用DYC更好地维持车辆的方向稳定性和侧向性能.     

基于神经网络非线性模型的线控转向系统控制

进行汽车线控转向系统动力学分析及控制算法研究,需考虑动力学模型的非线性。首先建立基于魔术公式轮胎模型的非线性二自由度整车模型,然后基于神经网络方法训练逼近映射汽车模型输入与输出的关系,最后采用模糊控制方法由车速、转向盘转角等得到转向传动比控制算法。结果表明,基于神经网络的非线性整车模型与样本数据较好吻合,满足研究需要。转向传动比模糊控制算法考虑了转向轻便性和稳定性,提高了汽车操纵稳定性。     

基于DYC和ABS分层协调控制策略的ESP仿

提出了一种基于直接横摆力矩控制器(DYC)和制动防抱死系统(ABS)分层协调控制策略的汽车电子稳定程序(ESP)控制方法,以提高ESP的控制效果。在DYC和ABS的基础上设计了一个协调控制器,将控制系统分成上下层。上层协调控制器根据侧偏角的偏差值和车轮的滑移率计算出对下层子系统的调节量,统一协调下层的DYC和ABS工作。仿真结果表明,采用此协调控制策略,可比单独采用DYC更好地维持车辆的方向稳定性和侧向性能。     

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。     

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。