无人驾驶高速4WID-4WIS车辆路径跟踪单点预瞄控制

针对无人驾驶高速四轮独立驱动独立转向(4WID-4WIS)车辆的驱动冗余、强非线性和不确定特性,提出一种基于控制分配和自抗扰控制法的路径跟踪单点预瞄控制方法。首先建立车辆单点预瞄路径跟踪系统的动力学模型。然后构建以控制分配器为核心的控制系统,使用自抗扰控制方法设计单点预瞄解耦控制器;提出目标生成器的类惯性环节算法,讨论其合理性;给出4WID-4WIS车辆路径跟踪控制分配问题的求解方法。最后进行仿真,结果表明所提方法能够实现快速、高精度的双移线圆弧路径跟踪控制。     

分布式驱动纯电动SUV车辆控制策略研究

文章分析了分布式驱动车辆控制系统框架,将控制系统分为整车控制层和执行器控制层;基于有限状态机(finite state machine,FSM)设计了整车控制策略,划分了车辆工作模式,设计了各个工作模式之间的切换路径与切换逻辑;基于转矩矢量控制(torque vectoring control, TVC)设计了包含横摆角速度跟踪控制和纵向力分配的车辆动力学控制算法。实车实验结果表明,各个工作模式能够按照期望路径切换,动力学控制算法能够准确响应上层行车需求。     

分布式独立转向车辆的转角分配方法

针对分布式独立转向系统存在的转角分配问题,阐述了分布式转向的系统结构和工作原理,并基于阿克曼转向定理,同时考虑前轮轮胎侧偏,推导出适合前轮独立转向(2WIS)和四轮独立转向(4WIS)的转角分配算法,研究了该算法对车辆轮胎磨损情况和行驶稳定性的优化效果;利用线性二自由度汽车模型,得出轮胎侧偏角与车速、横摆角速度及车轮转角之间的关系,并利用得出的轮胎侧偏角对阿克曼转向定理进行修正,得出各车轮的转角分配关系;最后,通过Carsim-Simulink联合仿真来验证该转角分配方法的正确性,通过评价轮胎侧向力的优化情况来确定轮胎磨损的改善状况,通过质心侧偏角来评价车辆的行驶稳定性.仿真结果表明,所提出的转角分配方法对于改善轮胎磨损情况和提高车辆行驶稳定性具有很好的效果.     

分布式驱动电动汽车动力转向系统混杂系统动力学及其切换控制

分布式驱动电动汽车是燃油汽车和电动汽车过渡的一种新型新能源汽车,动力转向系统(ECIPS) 作为电动化底盘集成控制系统(ECIS)的主要组成部分,对电动汽车的设计与装配具有重要的影响. 动力转向系统具有典型的不确定性、未建模动态、测量噪声和干扰等非线性动力学特征,是包含离散事件与连续事件的混杂动力学系统. 分析了分布式驱动电动汽车动力转向系统的控制结构、控制功能及其动力学行为,基于动力转向系统的输入/输出功能、控制状态和控制系统实现流程,建立了反映连续和离散控制行为的混杂控制系统模型. 建立了动力转向系统的混杂控制流程和切换控制结构,进行了25km/h和45km/h下的蛇形实验. 结果表明：在25km/h下,转向系统转矩的峰值和平均值分别降低了41.68%和41.79%, 在45km/h下,转向系统转矩的峰值和平均值分别降低了30.92%和30.67%,转向轻便性得到明显改善.混杂系统动力学模型及其混杂控制结构反映了分布式驱动电动汽车动力转向系统的动力学行为及其控制特征,不仅揭示了动力转向系统的连续系统工作行为,也反映了离散事件特征,对分布式驱动电动汽车控制性能的改善、智能化水平的提高提供了理论研究意义和工程研究价值.     

四轮独立转向电动汽车路径跟踪预测控制

对于四轮独立转向(4WIS)电动汽车采取前后轮同时转向的策略,建立4WIS电动汽车动力学模型,得到相关的状态空间表达式,推导出线性时变路径跟踪预测模型.基于模型预测控制理论,结合约束条件和优化目标函数,将控制算法转化为标准二次规划问题,设计了4WIS路径跟踪控制器;然后利用Matlab/Carsim联合仿真平台,进行双移线工况下的仿真试验,最后验证控制算法对速度和路况的鲁棒性,分析了控制器参数对算法实时性的影响.     

四轮毂电机独立驱动车辆转向电子差速控制

对四轮毂电机独立驱动车辆全轮转向电子差速控制策略进行研究.通过对转向运动学进行分析,建立了3自由度转向动力学模型,构建了四轮毂电机独立驱动车辆电子差速控制系统,提出了神经网络PID(NNPID)电子差速转速转矩综合控制策略,计算四轮目标转速,采用4个神经网络PID控制器,协调分配四轮毂电机的转矩,实现电子差速控制的转向.对于不同给定转向角和车速的仿真结果表明,该策略可以提高车辆低速转向的操控性和平稳性.     

分布式驱动电动汽车动力转向系统混杂系统动力学及其切换控制（英文）

分布式驱动电动汽车是燃油汽车和电动汽车过渡的一种新型新能源汽车,动力转向系统(ECIPS)作为电动化底盘集成控制系统(ECIS)的主要组成部分,对电动汽车的设计与装配具有重要的影响.动力转向系统具有典型的不确定性、未建模动态、测量噪声和干扰等非线性动力学特征,是包含离散事件与连续事件的混杂动力学系统.分析了分布式驱动电动汽车动力转向系统的控制结构、控制功能及其动力学行为,基于动力转向系统的输入/输出功能、控制状态和控制系统实现流程,建立了反映连续和离散控制行为的混杂控制系统模型.建立了动力转向系统的混杂控制流程和切换控制结构,进行了25km/h和45 km/h下的蛇形实验.结果表明:在25 km/h下,转向系统转矩的峰值和平均值分别降低了41.68%和41.79%,在45 km/h下,转向系统转矩的峰值和平均值分别降低了30.92%和30.67%,转向轻便性得到明显改善.混杂系统动力学模型及其混杂控制结构反映了分布式驱动电动汽车动力转向系统的动力学行为及其控制特征,不仅揭示了动力转向系统的连续系统工作行为,也反映了离散事件特征,对分布式驱动电动汽车控制性能的改善、智能化水平的提高提供了理论研究意义和工程研究价值。     

基于独立脉冲转向系统车辆稳定性控制

为了提高车辆操纵稳定性,本文集成独立转向和主动脉冲转向提出了一种主动后轮独立脉冲转向(ARIPS)控制策略,并对此进行理论分析和试验研究.通过建立ARIPS系统仿真动力学模型,研究此系统的运行对悬架性能的影响并分析不同转向脉冲控制参数对车辆稳定性的影响.依据仿真分析和频率分析方法确定最优脉冲参数.设计ARIPS控制器及脉冲转角分配模块,基于CarSim和Simulink进行联合仿真分析,验证ARIPS的控制性能.研制并安装主动脉冲转向系统,基于试验Lexus车辆进行整车试验研究,验证ARIPS系统的实用性.仿真和试验结果表明:验证了ARIPS系统的可行性和经济性,ARIPS控制能有效提高车辆的操纵稳定性,比主动后轮转向(ARS)和主动后轮脉冲转向(ARPS)具有更好的控制效果,对改进四轮转向(4WS)系统的性能提供了一个新的研究方向和试验基础.     

线控转向四轮独立驱动电动车的AFS/DYC集成控制

针对线控转向四轮独立驱动电动车的主动前轮转向(AFS)与直接横摆力矩控制(DYC)的集成控制问题,提出了一种基于模型预测控制的、采用分层集成控制结构的集成控制算法,设计了模型预测控制器,研究了基于二次规划的驱动力分配方法,并通过仿真实验对算法进行验证.结果表明:基于模型预测控制理论的集成控制算法能够使车辆有效地跟踪期望运动轨迹,提高车辆稳定性和主动安全性.     

考虑驾驶员特性的四轮独立驱动电动汽车转向控制研究

四轮独立驱动电动汽车四轮驱动力矩独立可控,在汽车控制方面相对于传统汽车具有显著优势,通过建立驾驶员不同转向特性参考模型和四轮驱动力矩控制进行考虑驾驶员特性的四轮独立驱动电动汽车转向控制研究。基于驾驶模拟器实验,在对驾驶员转向特性进行分类和建立辨识模型的基础上,采用RBF神经网络建立了驾驶员不同转向特性的参考模型,给出了考虑驾驶员转向特性的整车控制原理,应用驾驶模拟器对所研究的控制方法进行了验证。验证结果表明:参考模型输出能够反映不同转向特性驾驶员期望的车辆响应,通过对四轮驱动力矩合理控制实现汽车跟踪驾驶员期望。     

基于比例控制的4WS汽车操纵稳定性仿真研究

建立了基于比例控制的4轮转向(4WS)汽车的动力学模型,在Matlab环境下针对不同车速时的驾驶员模型跟随车辆轨迹、汽车横摆角速度、侧向加速度以及前轮转角的瞬态响应进行了闭环仿真分析,并与无控制的前轮转向(FWS)汽车的动力学模型结果进行了比较. 结果表明:在相同的驾驶员模型下,主动四轮转向汽车的操纵稳定性优于前轮转向汽车,采用闭合曲线跑道比采用蛇型道路进行仿真更客观地反映控制效果和车辆特性.      

基于Simulink的四轮转向汽车神经网络控制策略仿真

针对汽车小转角时质心侧偏角为零,高速大转角时前轴抗侧滑的控制目标,提出一种四轮转向汽车控制策略.在Simulink环境下建立包含轮胎非线性和计及侧倾的三自由度四轮转向汽车模型,运用双隐含层BP神经网络训练得到四轮转向控制器.仿真结果表明,神经网络控制器可有效控制高速时汽车前轴滑动的趋势,并在低速到高速时使汽车质心侧偏角基本为零,控制误差低于比例转角控制策略和横摆角速度反馈控制策略.同时高速时横摆角速度响应与前轮转向汽车接近,汽车的侧向加速度和车身侧倾角稳态值比前轮转向有所降低.     

车辆动态控制与四轮转向集成研究

基于ADAMS/CAR建立了某车辆虚拟样机模型,分别对二轮转向下,无制动、后内轮制动及四轮全制动三种情况下的运动特性和受力特性进行了比较分析.结果表明,在后内轮制动与四轮全制动情况下,转弯具有较好的稳定性和路径跟踪性.对车辆动态控制与四轮转向集成、无制动四轮转向及二轮转向进行了对比分析.仿真结果显示,车辆动态控制与四轮转向集成控制不仅可以保证高速转向的稳定性,同时高速转向的灵活性也得到了提高,这对减少高速行驶时道路交通事故的发生具有重要意义.     

线控主动四轮转向汽车控制策略研究

目的 针对线控四轮转向汽车横向稳定性不足及控制鲁棒性差等问题,提出一种主动转向反馈控制策略。方法 使用Simulink搭建线控转向系统转向执行机构动力学模型,将MATLAB/Simulink与Carsim联合仿真,建立线控四轮转向整车模型;基于二自由度模型分析横摆角速度和质心侧偏角对汽车稳定性的影响,推导理想的横摆角速度和质心侧偏角;以横摆角速度增益恒定为依据设计理想传动比,得到期望前轮转角,以横摆角速度误差为控制量设计模糊控制器得到附加前轮转角对期望转角实时修正,实现前轮主动转向;针对横摆角速度和质心侧偏角与理想值之间的误差,加权得到稳定性控制目标;设计自适应积分滑模反馈控制策略输出后轮转角,对理想值进行跟踪,实现后轮主动转向。结果 仿真实验结果表明：所搭建的线控转向系统能够准确反映汽车动力学特性。相比无控制的机械前轮转向汽车与横摆反馈控制的四轮转向汽车,线控主动四轮转向汽车在双移线工况下将质心侧偏角控制在0值附近波动,横摆角速度跟踪误差控制在1.149 deg/s以内;在角阶跃工况下将质心侧偏角稳态值控制在0.065 deg,横摆角速度稳态值误差为0.074 deg/s。结论 线控...     

双横臂悬架-万向节传动线控独立转向机构

为了确保线控独立转向轮的精确转向不受双横臂悬架位置姿态的影响，提出一种利用万向节传动原理的双横臂悬架一转向机构，并在ADAMS（automatic dynamic analysis of mechanical system）下建立三维参数化虚拟样机模型，进行优化设计、运动仿真和试制．结果表明：这种转向机构具有结构紧凑、转向角范围大的优点，适用于线控全轮独立转向电动汽车．进而，为了提高四轮线控独立转向电动汽车的安全冗余性，提出通过电磁离合器的切换控制来应对线控独立转向系统故障失效的原理方案．     

四轮转向汽车路径跟随控制

路径跟随控制是汽车实现自动驾驶的重要工具,已在前轮转向汽车上取得了较好的效果,但是前轮转向汽车的路径跟随控制不完全适用于四轮转向汽车.对此,基于横向误差,提出一种四轮转向汽车路径跟随模糊控制算法.首先,建立响应面模型作为优化目标函数.然后,利用遗传算法对模糊控制器进行优化设计.最后,通过Carsim-Simulink联合仿真实验,对该算法进行验证.仿真结果表明,路径跟随横向误差得到有效降低,车身质心侧偏角也控制在0.6°以内.该算法能够实现精准的路径跟随,并提高汽车的操纵稳定性.     

一种四轮独立转向车辆的稳态响应分析

在汽车线性二自由度模型的基础上建立了四轮独立转向(4WIS)车辆的动力学模型,对其在前轮角阶跃输入下的稳态响应进行了具体的分析。求出了其横摆角速度增益,分析了稳定性因数对其稳态响应的影响。同时借助Matlab将其与前轮转向(FWS)车辆对比,具体地指出了二者的差异。