四轮转向汽车二次型最优控制策略研究

采用汽车的"自行车"模型,建立了四轮转向汽车的数学模型,基于二次型最优控制理论求得最优控制反馈增益,最后在MATLAB/Simulink环境下搭建仿真模型进行仿真,并与前轮转向汽车以及传统的前后轮转角成比例的四轮转向车辆进行对比分析.分析表明,基于最优控制的四轮转向车辆能够很快地将汽车的质心侧偏角降到基本为零,又能保证横摆角速度基本不变,提高汽车的行驶安全性和操纵稳定性,同时又保证了驾驶员原有的转向感觉,减轻了驾驶员的操纵难度和疲劳程度.     

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.      

四轮转向汽车后轮转角控制因子控制效果研究

采用汽车的"自行车"模型,建立了四轮转向汽车的数学模型,在MATLAB/Simulink环境下搭建仿真模型,对四轮转向汽车的前轮转角输入控制因子和横摆角速度反馈输入控制因子对汽车操纵稳定性的影响进行了仿真分析.研究表明,两控制因子均能显著降低汽车质心侧偏角和侧向加速度,提高车辆操纵稳定性,但同时又降低了车辆的横摆角速度,降低了驾驶员的转向感觉;横摆角速度反馈输入控制因子对汽车质心侧偏角的影响还表现出了二重性,在四轮转向设计阶段应根据具体情况合理选取两控制因子.     

线控转向汽车横摆角速度增益优化设计

为了解决汽车线控转向系统(SBW)转向角传动比的设计问题,对SBW汽车横摆角速度增益值优化方法进行了研究。在建立整车动力学模型和驾驶员模型的基础上,从人-车闭环系统角度出发,采用汽车操纵稳定性综合评价体系中的轨迹跟踪误差评价指标、驾驶员操纵负担的评价指标、侧翻危险性评价指标和侧滑危险性评价指标并与遗传算法相结合,在典型车速下对汽车横摆角速度增益值进行了优化。试验结果表明,采用优化后横摆角速度增益值设计的SBW转向传动比可有效地提高汽车操纵性,减轻驾驶员负担。     

时滞对人—车闭环系统操纵稳定性的影响

对以往具有横摆角速度反馈控制的电动助力转向模型进行了研究分析,考虑反馈控制中时滞的存在,基于合适的驾驶员模型和汽车转向运动模型建立含时滞的横摆角速度反馈控制电动助力转向模型,利用matlab/simulink建立了人—车闭环系统动力学模型,通过改变时滞参数分析了时滞对车辆操纵稳定性的影响.研究结果表明,时滞对车辆的侧向速度、横摆角速度、前轮转角和驾驶员力矩都会产生不良影响,使汽车的稳定性变差甚至使汽车失稳.     

基于状态反馈的四轮转向汽车最优控制

为了充分发挥四轮转向技术在改善汽车操纵稳定性方面的优势,对车辆转向的理想状态进行了分析,构建了理想转向模型.依据具有二次型性能指标的最优控制理论,以车辆转向理想模型作为跟踪目标,采用基于状态反馈和前轮前馈的控制策略,对四轮转向汽车后轮转向控制规律进行了研究,并推导了后轮转角最优控制算法.利用Matlab/Simulink工具,对所提出的后轮转向最优控制方法在不同侧重的权值下,分别与比例控制四轮转向汽车和传统的前轮转向汽车进行了动力学仿真对比.仿真结果表明:所设计的后轮转角最优控制器改善了车辆转向的瞬态与稳态响应特性,其瞬态响应的超调量减少,稳定时间缩短;侧向滑移的稳态值有所降低,从而提高了车辆转向的操纵稳定性.     

具有驾驶员行为滞后的汽车列车闭环系统模型的稳定性分析

建立了具有驾驶员行为滞后的半挂式汽车列车闭环系统数学模型,利用线性近似系统的理论和方法,定性分析了模型的动力学性态,研究结果表明驾驶员行为滞后是半挂式汽车列车操纵稳定性控制不可忽视的因素之一.可以通过提高驾驶员的技术水平、调整其心理因素等方式降低驾驶员行为滞后的时间,利用时滞反馈控制改善车辆的操纵稳定性.     

四轮转向汽车动力分析

本文对四轮转向汽车的方向稳定性及转向特性进行动力分析,得出四轮转向车高速行驶的稳定性及转向灵活性均优于一般汽车.     

四轮转向干预下电动助力转向控制策略研究

四轮转向（4WS）车辆相较于前轮转向（FWS）车辆具有更高的灵活性,其后轮转向在提高车辆操稳性的同时转向阻力矩也发生变化,使得原电动助力转向系统助力策略与四轮转向车辆不匹配,对行车安全产生影响.本文以线性二自由度车辆模型为基础,对比分析了前轮转向车辆与四轮转向车辆的转向特性,提出电动助力转向修正控制策略.仿真结果表明,角阶跃工况下,有助力修正的四轮转向车辆,驾驶员操纵方向盘力矩与驾驶前轮转向车辆基本一致,既保证了四轮转向车辆低速时的操纵轻便性,也兼顾了高速时的操纵稳定性.     

基于神经网络PID控制汽车智能化研究

汽车经过一百多年的发展,已成为人们生活不可或缺的交通工具。驾驶员、道路、汽车构成一个完整的有机系统。驾驶员的地位在车辆操纵稳定性的闭环研究中和智能车的开发中非常的重要,现在研究驾驶员速度控制行为特性较少。神经网络自适应PID控制理论应用于本文中,对汽车速度神经网络自适应PID控制进行研究。     

考虑驾驶员个体差异的汽车EPS控制仿真分析

行车安全与驾驶员、车辆、道路等密切相关,而不同驾驶员个体之间的特性差异很大。文章将驾驶员分为A(熟练)、B(一般)、C(生手)3类,给定的行驶路径作为驾驶员模型的输入,转向盘转矩作为模型的输出;将A类驾驶员的输出转向盘转矩作为期望值,考虑不熟练驾驶员因对侧向力感知缺乏而导致的误操作转矩的影响,提出了一种跟踪期望驾驶特性的汽车电动助力转向系统(electric power steering,EPS)控制策略,建立了能够表征驾驶特性(熟练程度等)并考虑误操作转矩的驾驶员模型,与车辆组成人-车闭环系统。仿真结果表明,采用跟踪期望驾驶特性的汽车EPS控制策略,改善了汽车的操纵稳定性,减轻了驾驶员的转向负担,从而验证了该控制策略的有效性。     

汽车操纵稳定性客观评价方法综述

汽车操纵稳定性评价是汽车动力学研究中最重要的研究内容之一。目前,汽车设计最终的评价、调校阶段基于主观评价,为了要在样车生产出来之前即可在虚拟样机上预测和评价汽车操纵稳定性,就需要有一套可在计算机上实施的客观评价体系。汽车操纵稳定性客观评价主观化是操纵稳定性评价指标体系的研究目的和难点,一种方法是通过线形回归方法建立主客观评价指标之间的关系,这方面的研究较多但没有形成最终统一明确的客观指标体系。本文将详细介绍汽车操纵稳定性客观评价的发展历史、评价方法、研究现状及展望,以及基于人车闭环系统中驾驶员模型的参数来评价汽车操纵稳定性的研究现状。     

汽车操纵稳定性动力学建模及其在人-车-路闭环系统中的应用

利用多体系统动力学方法建立了基于ADAMS软件平台的某一小型客车的整车动力学分析模型,同时和预瞄最优曲率驾驶员模型以及蛇行道路期望轨迹组成其人-车-路闭环操纵稳定模型.在MATLAB环境中对所建立的模型进行蛇行试验仿真,结果表明,ADAMS和MATLAB联合仿真在汽车闭环操纵稳定性分析上是有效和合理的.     

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.     

汽车线控转向系统转向控制研究

针对汽车线控转向系统在转向盘和转向轮之间不存在机械连接的问题,进行适当的转向控制,使转向轮转角与转向盘转角的关系根据行驶状况实时调整.分析了线控转向系统转向控制的实现结构、工作原理和控制目标.从车辆动力学与控制的角度归纳分析了转向控制的内容,包括转向传动比算法、车辆稳定性控制、四轮转向控制、路径跟踪控制和转向电动机控制算法等方面,分析了经典控制方法、鲁棒控制方法、滑模控制方法、智能控制和分数阶PID控制等多种控制方法.分析了线控转向系统转向控制的试验技术,指出了转向控制研究的应用前景和发展趋势.结果表明:线控转向系统进行适当的转向控制能提高汽车操纵稳定性.     

汽车操纵稳定性研究的数学模型评述

综述了汽车操纵稳定性数学模型的研究现状。指出了汽车操纵稳定性数学模型研究对于汽车操纵稳定性的研究具有重要意义 ,高精度、多自由度以及闭环系统操纵模型的研究是加深操纵稳定性研究的基础 ,对汽车操纵稳定性数学模型研究存在的不足进行了分析论述 ,并对未来的汽车操纵稳定性方面非线性问题的研究和闭环系统的研究发展进行了展望。从而为进一步研究汽车操纵稳定性提供了参考。     

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...     

汽车转向操纵动态特性评价

建立了驾驶员-汽车三自由度闭环模型,并用实车试验验证了模型的正确性.通过分析指定工况下方向盘动态变化情况来建立评价体系,提出了以方向盘最大转角幅值的动态变化平缓程度、方向盘最大转角速度的动态变化平缓程度以及方向盘操纵频率的动态变化平缓程度作为汽车转向操纵动态特性评价指标.针对所提的评价指标,对比研究了两种车型的转向操纵动态特性,结果显示操纵车型2较车型1,驾驶员不易感到疲劳且安全性更高.     

两种四轮转向车辆操纵稳定性的仿真分析

对前后轮转向比为定值和实现最优控制的两种四轮转向车辆的操纵稳定性进行了仿真对比分析.在建立四轮转向车辆操纵动力学模型的基础上,对四轮转向车辆的动力学响应进行仿真,并将仿真结果与前轮转向车辆做比较.仿真结果表明:两种四轮转向车辆在中高速行驶时均显著提高了车辆的操纵稳定性,但前后轮转向比为定值的四轮转向车辆会加重驾驶员负担,而最优控制四轮转向车辆会使驾驶员保持原来的转向感觉.     

汽车方向控制驾驶员模型

建立合适的汽车方向控制驾驶员模型是人-车-路闭环系统最重要的环节之一.目前在传递函数、最优控制的基础上建立了补偿模型、预瞄补偿跟踪模型、预瞄最优曲率跟随模型等,但由于驾驶员驾驶特性的非线性、时变性等特征,上述模型很难模拟驾驶员实际操纵行为.考虑到驾驶员的操纵特性,运用智能控制理论,基于模糊控制、神经网络及这两者的结合,建立相应的驾驶员模型可以更加接近驾驶员实际的驾驶行为.