电子机械制动系统的滑模控制研究

建立了基于电子机械制动(EMB)系统的车辆单轮动力学模型,针对制动过程的非线性特征和路面条件的复杂性,设计了基于滑移率的滑模变结构控制器以充分利用地面的附着力及适应制动的全工况要求,并采取了相应的措施削弱抖振现象.在单路面与变路面条件下的仿真计算验证了滑模控制器的可行性和有效性,同时也表明滑模变结构控制器的控制性能及对路面的适应性均优于PID控制器.     

一种基于μ-S模型的最佳滑移率辨识估计器设计

为了使基于滑移率识别的汽车防抱死控制器实现最优控制，在Kiencke μ-S模型的基础上，利用改进遗忘因子递推最小二乘算法设计了最佳滑移率辨识估计器，并将辨识估计器的最佳滑移率和峰值附着系数估算结果与Burckhardt μ-S模型下的结果进行了对比.将辨识估计器应用于汽车防抱死制动系统的模糊滑模控制器中，在单一路面和跃变路面条件下进行仿真实验.实验结果表明，辨识估计器的误差小、延迟小，基于最佳滑移率识别的防抱死控制器能实现最佳滑移率的在线辨识和快速追踪，有效提升制动效能.     

采用滑模变结构的电动车最佳滑移率控制的研究

改进了用于轮式驱动电动车牵引控制中最优滑移率辨识的滑模变结构优化器，设计了基于滑模变结构的牵引控制系统．该系统不需要路面类型的先验知识，路面附着系数的利用率最高，可获得最大的车辆加速度．仿真表明，该方案能改善系统对时变参数的适应性和对路面状况突变的鲁棒性，从根本上提高了整个系统的稳定性．     

基于RBF神经网络的ABS滑模变结构控制研究

针对汽车制动过程中防抱死制动系统(ABS)具有的非线性、时变性和不确定性,设计了以最佳滑移率为目标的滑模变结构控制器,并且采用径向基神经网络(RBF)实时调整滑模变结构控制器参数,以削弱常规滑模变结构控制的抖振现象。利用MATLAB/Simulink仿真平台搭建单轮车辆制动模型,并进行ABS控制策略的仿真实验。仿真结果表明:在指定路面上制动时,基于RBF神经网络的滑模变结构控制策略能够有效削弱常规滑模变结构控制输出的高频抖振,并能使车辆具有良好的制动效果。     

4WID车辆主动安全控制策略研究

针对4WID车辆主动安全控制,设计开发了一种基于主动前轮转向(active front steering,AFS)、直接横摆力矩控制(direct yaw-moment control,DYC)与驱动防滑(acceleration slip regulation,ASR)集成的控制系统.控制系统采用分层控制结构,其中决策层基于滑模变结构控制理论与车辆相平面稳定判据,设计了横摆角速度与质心侧偏角协调控制器,计算保持车辆稳定性所需的附加横摆力矩.此外,基于滑移率门限值,设计了模糊PI控制器,分配AFS模块与DYC模块输入的附加横摆力矩,获得最终附加横摆力矩与附加前轮转角.执行层通过对驱动/制动力矩与前轮转角的控制,实现速度保持,滑移率控制与车辆稳定性控制功能.仿真结果表明,在高速、低附着系数路面的极限工况下,集成控制策略可实现车辆操纵稳定性控制且综合性能优于单独控制.     

基于复合滑移轮胎模型的车辆横纵协同优化控制

极限工况下,车辆纵向侧向运动存在严重的耦合,传统的纵向或侧向主动安全控制技术难以保证车辆的操纵性能。基于复合滑移LuGre轮胎模型,提出了一种车辆横纵耦合协同优化控制器。建立了车辆侧向动力学模型,它能够反映出轮胎滑移率和侧偏角耦合特性对汽车侧向力的影响。然后,在预测控制框架下,设计车辆横纵耦合协同优化控制器,跟踪期望的横摆角速度和侧向速度,抑制滑移率,保证低附着路面下的车辆操纵稳定性。通过CarSim和MATLAB/Simulink的联合仿真,与基于纯侧偏轮胎模型的控制器控制性能进行对比,结果表明:所提出的控制器能够通过更少的输出扭矩更好地跟踪期望横摆角速度,抑制侧向速度,降低滑移率。     

基于路面附着系数估计的车辆自适应巡航控制研究

为了提高复杂工况下特别是低附着路面工况下车辆自适应巡航控制(Adaptive cruise control,ACC)的安全问题,该文提出基于路面附着实时估计的ACC控制方案。基于模型预测控制(Model predictive control,MPC)设计了ACC控制器,通过实时滚动优化计算得到期望的加减速度值。基于递推最小二乘法设计路面附着系数实时估计策略,根据实时估计的路面附着情况确定MPC控制器中的加减速度极限约束条件。基于Lagrangian方法建立了四自由度的非线性纵向车辆动力学模型,作为ACC控制系统的车辆仿真模型,得到了车辆在高、低不同附着路面上行驶的安全情况。仿真结果表明:基于路面附着系数实时估计的ACC控制方案在各种路面条件下都能确保前、后两车之间保持期望的车间距离安全行驶。     

基于路面附着系数估计的AFS控制策略研究

考虑路面附着条件对车辆横摆响应的影响,设计了路面附着系数修正的主动转向控制策略.为了迅速准确地获取当前路面附着信息,采用了无迹卡尔曼滤波观测器观测路面附着系数,并用Carsim-Simulink联合仿真验证了此方法的有效性.在传统主动转向控制的基础上将路面附着系数作为输入,设计了滑模控制器.通过Simulink仿真,验证了所设计的滑模控制器在低附着路面、对接路面均能提高车辆的操纵稳定性和理想轨迹跟踪能力.     

宋儒的族学思想探析

考虑路面附着条件对车辆横摆响应的影响,设计了路面附着系数修正的主动转向控制策略.为了迅速准确 地获取当前路面附着信息,采用了无迹卡尔曼滤波观测器观测路面附着系数,并用Carsim-Simulink联合仿真验证了此方法的有效性.在传统主动转向控制的基础上将路面附着系数作为输入,设计了滑模控制器.通过Simulink仿真,验证了所设计的滑模控制器在低附着路面、对接路面均能提高车辆的操纵稳定性和理想轨迹跟踪能力.     

基于轮胎滑水模型的轮胎-沥青路面附着特性影响因素分析

为研究轮胎与沥青路面之间的附着特性,基于耦合欧拉-拉格朗日法(CEL法)建立充气花纹轮胎滑水有限元模型,验证了滑水模型适用性,计算出AC,SMA及OGFC三种沥青路面附着系数曲线.基于轮胎-路面附着特性理论,分析了制动防抱死系统(ABS)状态和潮湿条件下轮胎-路面附着特性影响因素.研究发现:胎路附着特性与轮胎运动状态有关,随滑移率增大轮胎受到的纵向附着系数先上升后下降,滑移率为15%左右时附着系数达到最大;在水膜厚度较小、轮胎压力较高时增大表面宏观纹理可提高路面抗滑性;平均断面深度(MPD)一定时,干燥路面较潮湿状态体现出更高的附着性能;相同水膜厚度时,附着系数随车速增加而不断减小,OGFC路面比AC路面和SMA路面具有更好的抗滑性能.     

基于制动意图的线控制动系统滑模变结构控制

针对线控制动系统的不确定性和非线性问题,提出将制动强度与制动意图联系起来作为对线控制动系统整体控制的基础,建立了1/2车辆动力学模型及线控制动系统模型;将路面、制动踏板开度及其变化率作为识别器输入,建立了基于神经模糊系统的制动意图识别器;离线求解出不同路面上制动强度与最优滑移率的关系,应用改进滑模变结构控制方法,结合路面识别方法对线控制动系统在Simulink与Carsim中进行联合仿真。仿真结果表明,在不同的路面上,考虑驾驶员制动意图和制动强度的滑模变结构控制方法可以快速稳定地追踪目标滑移率,且具有很强的适应性。     

汽车防抱死制动系统的滑模变结构控制器设计

针对汽车防抱死系统中存在的高度非线性问题, 以汽车当前的滑移率和当前路况下的最优滑移率之间的偏差作为控制变量, 设计了滑模变结构控制器。在对汽车的驱动轮进行建模的基础上, 设计了滑模变结构控制器, 并对滑模控制器中存在的抖动问题进行了处理, 有效减小了因滑模变结构控制算法中抖动问题所带来的影响。同时将该滑模变结构控制器应用于实车仿真软件veDYNA中进行了硬件环仿真实验。仿真结果表明, 该控制器可有效防止汽车轮胎抱死。     

分布式电驱动无人平台车轮滑移率最优控制

针对车轮纵向滑移率直接影响平台的动力性和操纵稳定性的问题,文中首先分析了滑移率控制问题,并在传统分析模型的基础上建立了考虑各车轮转矩耦合作用与车速观测误差的纵向滑移率动力学模型,以此为基础进行了基于不确定性及外部扰动的最优系统设计、控制器求解,利用动力学仿真软件CarSim针对对开路面对所设计的控制器进行了仿真验证.本文所采用的鲁棒H_∞最优控制器可以较好地保证车轮纵向滑移率在不同工况下稳定在0.2左右,基本达到了控制效果.与未施加控制的情况相比,施加控制后车轮的滑移率得到了显著控制,保证了轮速一致,避免了车轮失速;同时车辆的加速度得到提升,动力性增强.      

采用极值搜索算法估计附着系数的车辆驱动防滑控制

为了解决现有驱动防滑控制(ASR)策略响应慢、鲁棒性差的问题,提出一种利用扰动极值搜索算法估计动态路面附着系数的车辆驱动防滑控制策略.搭建车辆动力学系统模型,采用扰动极值搜索算法,自动搜索路面附着系数-滑移率曲线的极大值点,并设计一种踏板信号前馈控制与滑移率负反馈校正的动态驱动防滑控制策略,将车轮滑移率控制在附着系数-滑移率曲线附着系数极大值对应的滑移率处.结果表明:采用扰动极值搜索算法估计路面附着系数的驱动防滑控制策略能够在0.4 s将轮胎滑移率、附着系数和车辆加速度控制在最优滑移率、最优附着系数和稳定车辆加速度较小的邻域内,比门限值ASR控制快0.8 s.     

基于虚拟样机技术的重型汽车ABS模糊控制研究

 在ADAMS/Car中建立三轴重型载货汽车的虚拟样机模型,包括前后悬架、动力总成、转向系统、稳定杆、制动系、轮胎及车身,同时还考虑了轮胎、悬架弹簧、减振器等部件的非线性.利用Matlab/Simulink建立了基于滑移率的防抱死制动系统ABS模糊控制系统.分别在高附着路面、低附着路面及分离系数路面上进行不同载重下的直线制动仿真,计算汽车制动时的动态特性,并与无ABS的常规制动进行比较.结果表明,本文设计的基于滑移率的ABS模糊控制策略对于重型汽车具有良好的控制效果,使车轮的滑移率控制在最佳滑移率附近,防止了车轮的抱死,在制动距离、制动时间及制动稳定性方面都有较突出的优势.     

基于联合控制的汽车驱动防滑控制仿真

为提高车辆在低附着路面上的加速性能,设计了基于节气门干预与制动干预联合控制的汽车驱动防滑控制系统(ASR).建立了防滑系统的动力学模型和基于模糊PID控制算法的控制器模型,并进行了低附着路面和对开路面工况的仿真对比实验.实验结果表明,采用模糊PID控制算法,通过控制节气门和对滑转驱动轮进行制动控制,能够有效控制汽车在低附着路面上加速时驱动轮过度滑转,大大提高了汽车在单一低附着路面和对开路面上的加速性能,验证了ASR控制策略的合理性,为开发实际控制器提供了依据.     

基于多智能体的电动汽车滑移率控制方法

在电动汽车驱动和制动工况下,滑移率的控制是一个非线性、时变的复杂系统。为解决滑移率控制问题,在单个车轮滑移率的滑模控制设计基础上,通过多智能体理论方法并分别结合普通滑模和非奇异终端滑模的控制策略,设计了4个车轮滑移率的同步控制策略,并对算法进行了Lyapunov稳定性分析。最后通过MATLAB中的Simulink仿真工具,在固定滑移率和干水泥路面条件下,对汽车制动工况进行了仿真实验验证。结果表明设计的基于多智能体的滑移率控制器使汽车制动时各车轮的滑移率更加迅速地跟踪最佳滑移率,缩短了汽车的制动距离,有效地抑制车轮抱死情况的发生,提高了系统的鲁棒性。     

一种优化的变结构汽车防抱死控制器设计

针对常规指数趋近律变结构控制的抖振,提出一种改进型指数趋近律变结构控制方法,并应用于汽车防抱死制动系统(ABS)的控制器设计.应用MATLAB/Simulink 建立仿真模型,验证该控制器的有效性,并给出单一路面和跃变路面的仿真结果.研究结果表明,汽车ABS的改进型指数趋近律的变结构控制能有效减小抖振,且保持常规变结构控制的鲁棒性和快速响应性.     

基于有限状态机理论的汽车防抱死系统仿真

在对某车型进行动力学分析的基础上，建立了与防抱死系统(ABS)相关的数学模型；根据有限状态机理论对防抱控制器的关键——防抱控制逻辑建立了Stateflow模型；并且以车轮角加速度和滑移率为控制对象，在Matlab／Simulink仿真软件下，分别对汽车在单一路面和附着系数突变的路面上制动时的情况进行了仿真研究。仿真结果表明，采用该模型的防抱死系统能够达到较为理想的制动控制效果，同时具有较强的鲁棒性。     

飞机防滑刹车系统变结构控制抑制抖振方法研究

采用变结构控制方法设计了飞机刹车系统控制器,并采用Ambrosino切换函数法和改进指数趋近律法来抑制抖振.根据滑移率不变的控制目标设计了变结构控制的滑模面,并完成了变结构控制器设计.研究了Ambrosino切换函数抑制抖振的方法,改进指数趋近律以提高飞机刹车系统的快速性和稳定性的问题,并将两种方法作了比较.