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。     

分布式驱动电动汽车操纵性改善控制策略设计

根据分布式电动汽车各轮驱动/制动转矩独立精确可控的特点,设计了一种改善车辆操纵性能的控制策略.根据不同车速下理想的助力特性曲线设计了差动助力转向控制策略以改善转向轻便性,根据优化的横摆角速度参考模型设计了转矩矢量分配控制策略以改善操纵灵敏性,最后利用纵向力分配算法将两者结合形成差动助力转向/转矩矢量分配联合控制策略.实车试验结果表明,操纵性改善控制策略在保证驾驶员路感信息的前提下明显减小了转向盘转矩,减小了转向盘转角,降低了驾驶员操纵负担.明显提高了整车横摆角速度响应,有效地抑制了车辆的加速不足转向特性,显著地改善了分布式驱动电动汽车的操纵性能.     

电液比例阀旁通流量式ECHPS系统设计与试验

针对液压助力转向(HPS)系统无法兼顾低速转向轻便性和高速转向路感的问题,提出了电液比例阀旁通流量式电控液压助力转向(ECHPS)系统。通过试验获得了驾驶员偏好的方向盘转矩,通过仿真得到了典型车速下的等效转向阻力矩。以典型车速和转向盘转矩下的助力油压与特征点助力油压的残差平方和最小为目标函数,对转向系统参数进行了优化,设计了基于驾驶员偏好转矩的随速可变助力特性。通过台架试验验证了可变助力特性设计方法的正确性,制定了基于自适应模糊滑模控制的控制策略,进行了双纽线和高速中间位置小转角转向道路试验。道路试验结果表明:与装备HPS系统的车辆相比,装备ECHPS系统的车辆低速转向轻便性提高了35.3%,高速转向路感提高了52.2%。     

电液比例阀旁通流量式ECHPS系统设计与试验

针对液压助力转向(HPS)系统无法兼顾低速转向轻便性和高速转向路感的问题,提出了电液比例阀旁通流量式电控液压助力转向(ECHPS)系统。通过试验获得了驾驶员偏好的方向盘转矩,通过仿真得到了典型车速下的等效转向阻力矩。以典型车速和转向盘转矩下的助力油压与特征点助力油压的残差平方和最小为目标函数,对转向系统参数进行了优化,设计了基于驾驶员偏好转矩的随速可变助力特性。通过台架试验验证了可变助力特性设计方法的正确性,制定了基于自适应模糊滑模控制的控制策略,进行了双纽线和高速中间位置小转角转向道路试验。道路试验结果表明:与装备HPS系统的车辆相比,装备ECHPS系统的车辆低速转向轻便性提高了35.3%,高速转向路感提高了52.2%。     

低附着路面电动助力转向控制策略

车辆在低附着路面转向时转向阻力矩大幅降低,导致转向盘转矩随之减小,严重影响驾驶员的路感,易导致事故的发生.鉴于此,提出电动助力转向电流补偿控制策略以提高低附着路面驾驶员路感.利用扩展卡尔曼滤波方法估计出低附着路面前轴侧向力,进而计算出补偿电流值.在MATLAB/Simulink中建立系统仿真模型,利用实车试验数据与仿真数据对比,验证了仿真模型的准确性.不同行驶工况的仿真结果显示采用本文提出的控制策略后,转向盘力矩显著提高,使驾驶员在低附着路面下的路感与正常高附着路面相同,可以有效防止驾驶员的误操作,提高车辆行驶安全性.     

四驱混合动力轿车转弯工况路径跟踪控制

针对四驱混合动力轿车,提出一种转弯工况下集成横向与纵向运动控制功能的路径跟踪控制策略.在建立车辆动力学与动力系统模型的基础上,设计了基于轨迹跟踪误差的驾驶员预瞄转向模型;采用模糊控制器确定了期望车速,对转矩分配问题进行优化研究;设计了车速与轨迹跟踪模型预测控制器;搭建了CarSim与MATLAB/Simulink联合仿真模型与自动驾驶模拟驾驶器,对控制策略进行了离线仿真和硬件在环仿真试验.研究结果表明,车辆转弯过程中路径及车速跟踪效果良好,满足转弯工况路径跟踪需求.     

汽车电动助力转向系统控制策略的研究

在分析电动助力转向系统(EPS)结构和工作原理的基础上,建立了转矩传感器、输入转向轴、输出转向轴及助力电机的数学模型,设计了直线型EPS助力特性曲线。提出了一种带输入信号相位超前补偿的增量式闭环PID控制策略。在MATLAB/Simulink环境下,建立了EPS系统仿真模型,对所设计的控制策略进行仿真。仿真结果表明:所设计的控制策略提高了EPS工作的实时性,可以满足汽车行驶时低速转向的轻便性和高速转向保持较强路感的要求。     

基于T-S模糊模型H_∞控制的车道保持性能研究

为了有效控制并避免车道偏离造成的交通事故,文章提出一种基于模糊Takagi-Sugeno(T-S)的车道保持协调控制方法;基于远、近视角建立驾驶员模型,利用纵向速度的非线性变化,建立人-车-路闭环模型,设计基于T-S的控制器得到期望的辅助转矩;考虑到外部阻力对汽车转向跟踪的影响,增加前馈补偿控制模块;将电动助力转向(electric power steering,EPS)作为车道保持的执行机构,通过控制电机实现车辆的主动转向纠偏。仿真实验和实车实验结果均验证了该方法可以保证车辆稳定地在车道中心线附近行驶。     

基于LabVIEW PXI的汽车SBW系统硬件在环试验研究

文章以建立的七自由度非线性车辆模型、线控转向模型、轮胎模型和转向阻力矩模型作为动力学研究基础,基于LabVIEW PXI开发了汽车线控转向(steer-by-wire, SBW)系统硬件在环试验台,其总体结构包括转向盘总成、转向执行总成、控制器、信息采集系统以及阻力模拟系统;通过LabVIEW中建立的数据传输模块将CarSim输出数据与传感器采集数据快速传递给控制器,实现对路感电机和阻尼模拟伺服电机的转矩控制。对转向盘和转向轮分别进行的路感模拟试验和负载模拟试验结果表明,转向盘转矩和转向轮负载力矩都能较好地模拟出车辆实际的变化情况,且力矩变化具有较好的一致性,通过转向盘能够间接感知前轮转向负载的变化情况。     

四轮转向车辆的直接横摆力矩控制

将横摆力矩控制(DYC)与四轮转向(4WS)系统相结合,建立侧偏角和横摆角速度具有最佳输出响应的车辆理想模型.采用前馈和反馈控制相结合跟踪理想模型的控制策略,设计出最优控制器,并分别在低速和高速下进行仿真分析.结果表明:四轮转向模型与横摆力矩控制相结合,采用跟踪理想模型的控制策略能够有效地同时控制汽车转向侧偏角和横摆角速度,得到较好的瞬态及稳态响应,有效地减轻驾驶员操纵负担,提高了车辆操纵稳定性.尤其在高速行驶时,仍能获得较好的输出响应,利于提高行车安全性.     

基于LabVIEW与Trucksim联合仿真的地面转向阻力跟踪策略

为了解决商用车驾驶过程中转向力矩跟踪精度不高,反馈给驾驶员的路感出现偏差与滞后问题,通过选取两轴商用车二自由度车辆模型对Trucksim内置阻力矩的计算进行推导,采用高精度正交编码传感器对方向盘转角进行解析,将解析后的前轮转角通过CAN(controller area network)发送器发送到LabVIEW的CAN接收模块,借助转向系统实验台实现LabVIEW与Trucksim的联合仿真.结果表明,LabVIEW通过控制PXI(PCI extensions for instrumentation)驱动伺服电机产生的模拟地面转向阻力矩能够很精确地跟踪上Trucksim输出的前轮地面转向阻力矩,并且及时反馈给驾驶员适当的路感,为商用车转向系统助力的设计提供依据.     

循环球式EPS系统助力特性控制策略研究

研究电动大客车电动助力转向(EPS)系统助力特性控制策略.采用优化设计方法,开发了适合纯电动大客车EPS系统使用的循环球式电动助力转向器,并建立了其动力学模型;针对EPS系统对系统鲁棒稳定性和动态特性的要求,提出了"上层混合H2/H∞电流决策控制 下层模糊PID电流跟踪控制"的两层助力特性控制策略.仿真结果表明:应用上层混合H2/H∞电流决策控制,EPS系统可有效获得来自路面的低频信息并抑制路面高频干扰,使驾驶员获得满意的路感;应用下层模糊PID电流跟踪控制,EPS系统具有较好的动态特性,能够对目标电流进行准确跟踪,使驾驶员获得理想的助力特性.     

人机共驾智能汽车紧急工况下的驾驶员应激反应

基于L2-L3级别智能汽车在人机共驾工况下驾驶员的认知特征,建立人机共驾智能汽车紧急工况下的驾驶员应激转向模型,该模型反映了驾驶员在应激过度状态下的转向特性.通过应激转向曲线中转向盘转角幅值与转向频率之间的拟合关系来表征驾驶员的应激程度.考虑高速大转角下的车身侧倾,并引入非线性轮胎模型,建立3自由度非线性整车动力学模型,通过侧向加速度的跟踪仿真对驾驶员应激转向模型进行验证.结果表明：驾驶员在应激过度行为下会使车辆产生过度的前轮转角;模型输出结果和实车试验结果有较好的匹配度,模型可以描述驾驶员应激转向特征.     

智能汽车自动紧急控制策略

结合驾驶员在紧急工况下的驾驶行为以及不同避撞方式的避撞效能,对以自动紧急制动系统(Autonomous Emergency Braking,AEB)为代表的控制策略进行分析,发现当前的紧急制动控制策略并不能很好地适应驾驶员行为和满足避撞效能的需要.为此,提出了一种融合制动控制和转向控制的自动紧急控制(Autonomous Emergency Control,AEC)策略.在该策略中驾驶员始终在环,系统通过集成驾驶员模型、车辆模型和道路环境模型信息判断驾驶员的行为是否正确,并将控制输入与驾驶员输入叠加在一起作为车辆的输入对驾驶员不当驾驶行为进行纠正.     

基于预测--模糊联合控制的分布式驱动车辆路径跟踪方法

为研究分布式驱动车辆（4wid）路径跟踪中的跟踪精度和稳定性的问题,提出了模型预测-模糊(Mpc-Fuzzy)的联合控策略, 缓解了单一模型预测控制下车辆跟踪精度与控制器计算压力间的冲突。采用模型预测控制设计了上层路径跟踪控制器,旨在利用模型预测“滚动优化”的优点降低跟踪误差的同时保证车辆的稳定性。下层采用模糊控制,将转向过度和转向不足量化为“方向偏差”和“位置偏差”,利用四轮转矩独立控制的优点进一步优化转矩输出,旨在降低模型预测控制器对参考模型线性化后带来的跟踪误差。为验证控制策略的可靠性,基于Carsim和Simulink.、Driving Scenario搭建联合仿真模型,将联合控制器和单运动学模型预测控制器进行对比研究。仿真结果表明联合控制器可在完成对给定路径跟踪的基础上,减少转向不足和转向过度的发生,降低了方向误差和位置误差。     

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.     

汽车与两轮车事故中驾驶员转向行为影响因素研究

为研究汽车与两轮车事故中驾驶员转向行为的影响因素,对172例汽车与两轮车真实案例进行统计分析,从中挑选出65例车辆具有驾驶转向行为的事故案例,并利用PC-CRASH对其进行事故再现仿真。运用Logistic回归模型对事故数据进行分析,得到驾驶员转向行为的显著性影响因素,最后利用拟合优度检验法和预测准确度检验法验证了模型的可靠性,置信度为95%时,模型的回判正确率为87.7%,具有良好的预测效果。结果表明:在车与两轮车事故中车流量、两者相对距离以及本车速度对驾驶员转向行为影响显著性较高,发生比依次为0.049、0.036、0.025,在车辆横向辅助驾驶系统开发及转向策略确定时应作为重点考虑因素,研究可为汽车自动驾驶、紧急转向系统等汽车主动安全技术的研发提供参考。     

电动助力转向系统永磁同步电机控制建模及仿真

在深入分析永磁同步电机(PMSM)数学模型的基础上,结合电动助力转向(EPS)系统的结构与助力电机的助力特性,以永磁同步电机为助力电机,提出采用电流滞环跟踪控制策略.借助Matlab/Simulink软件平台,分别建立助力永磁同步电机及电流滞环跟踪控制系统仿真模型,以此为对象研究当某A0级轿车处于低速、中速和高速时在该控制策略下助力电机输出扭矩的可行性及采用该控制策略的响应速度与抗干扰能力.通过其仿真结果验证了该控制策略的可行性、有效性.     

基于模糊控制的电动助力转向系统控制策略研究

随着现代汽车电子控制技术的飞速发展,电动助力转向(Electric Power Steering,简称EPS)系统正逐步取代传统液压助力转向系统。该文通过对汽车电动助力转向系统的动力学分析,建立了车辆了EPS系统的动力学模型,提出了基于模糊控制的EPS系统助力控制策略,并对其建模仿真,为电动助力转向系统的设计与开发提供理论基础和设计方法。     

驾驶员转向特性分类与辨识方法对比研究

针对汽车驾驶员转向特性分类与辨识问题,基于CarSim仿真平台对研究方法进行了初步探索。设计了转向工况仿真试验,采集试验数据,根据车辆最大横摆角速度,使用K-means聚类算法对驾驶员转向特性进行分类。在Matlab软件环境下分别采用学习向量量化(LVQ)神经网络、BP神经网络、支持向量机(SVM)建立驾驶员转向特性辨识模型,并对3种网络建立的辨识模型进行测试试验和比较。试验结果表明:3种辨识方法均具有较高的辨识精度,其中支持向量机方法在汽车驾驶员转向特性辨识方面具有一定的优势。