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...     

四轮转向汽车的非线性模型及其动力方程

针对四轮转向系统建立一个实用的车辆多自由度非线性动力学模型并导出相应的动力学方程，反映实际结构的主要因素对汽车运动的影响．该模型具有更为广泛的适应性，可以用于汽车紧急机动时横向加速度较高情形下的动力分析，为车辆稳定性等方面的分析提供了更为精确的模型，该分析模型对工程实践具有指导意义。     

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.     

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.     

二自由度四轮转向汽车的动力分析(Ⅱ)——非线性分析

建立了一个四轮转向汽车系统的动力模型，给出了相应的动力方程，同时从理论上分析了这一系统的稳定性问题，考虑到横向轮胎力非线性效应的影响，我们对此进行了相应的数值计算，并与传统的前轮转向系统进行了对比分析，从中得到了一些有益的结论。     

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.     

四轮转向汽车运动稳定性分析

在驾驶员-四轮转向汽车闭环操纵系统动力学模型的基础上,应用非对称特征值问题的矩阵摄动理论,给出驾驶员-四轮转向汽车闭环操纵系统运动稳定性对汽丰结构参数和四轮转向系统控制参数的灵敏度和多个参数同时变化时的摄动量,并与前轮转向汽车的结果进行了比较。仿真结果表明,本文方法可以为汽车操纵稳定性的优化设计提供理论基础。     

基于LQR的四轮转向汽车控制方法

用选定的加权系数将轮胎较大侧偏刚度和轮胎较小侧偏刚度的车辆状态方程关联起来,并应用了线性二次型最优控制理论(LQR)设计了综合考虑轮胎非线性特征的四轮转向线性二次型最优综合控制算法;用Matlab/Simulink和Carsim建立了联合仿真模型对所设计的控制算法的控制效果进行了验证. 仿真结果表明:在低附着系数路面进行车道变换行驶时,基于定轮胎侧偏刚度LQR线性控制的四轮转向汽车与前轮转向汽车相比具有更加优越的操控性能;基于非线性轮胎侧偏刚度LQR权系数控制的四轮转向汽车比定轮胎侧偏刚度LQR线性控制的四轮转向汽车要有较好的操控性能.      

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.     

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.     

基于ARM处理器的汽车四轮转向H∞控制器的实现

为提高汽车四轮转向系统性能,以汽车二自由度模型为基础,采用前馈和反馈的组合控制,基于实时操作系统在32位ARN处理器上设计汽车的H_∞控制器．样机测试实验结果表明:在高速状态下,车体侧偏角在2°左右,侧向加速度为12 m／s2附近,横摆角速度增益保持在1．6上下;低速状态下,前后轮转角反向相差10°左右。四轮转向半径比两轮转向缩短30％左右．因此,H_∞控制器能够满足高速行驶时汽车转向的稳定性和低速行驶时的灵活性要求．     

基于状态反馈的四轮转向汽车LQR优化控制

为了提高汽车的操纵稳定性,以4轮转向(4WS)汽车为研究对象,建立了2自由度系统的数学模型和状态方程。并以横摆角速度和侧偏角为优化目标,设计了线性二次型调节器(LQR)。通过质心侧偏角和横摆角速度的共同反馈,控制汽车后轮转角,实现4WS控制。在MATLAB/Simulink环境下完成了传统前轮转向汽车、零侧偏角比例控制及LQR控制的4WS汽车仿真。结果表明,相对于其他控制策略,基于状态反馈的LQR优化控制能够改善汽车的操纵稳定性,但不能够既将汽车的质心侧偏角降到基本为零,同时又保证横摆角速度处于理想状态。因此,汽车动力学集成控制将是未来汽车发展的重要方向。     

基于线控技术的四轮转向全滑模控制

针对具有线控技术的四轮转向车辆,设计了一种全滑模控制器用于提高车辆的操纵稳定性.以前、后车轮转角作为控制输入,设计全滑模控制器使实际的质心侧偏角和横摆角速度跟踪理想的质心侧偏角和横摆角速度,通过在滑模面中加入跟踪误差积分项来消除稳态跟踪误差不为零的现象,并运用Lyapunov定理给出了全滑模控制器的稳定条件.最后通过2种车辆模型下不同工况的仿真分析,对比了传统前轮转向、常规滑模控制的四轮转向和全滑模控制的四轮转向的动力学响应,结果表明所设计的全滑模控制器不仅消除了稳态跟踪误差不为零的现象,而且提升了车辆抵抗外界干扰和系统参数摄动的鲁棒性.     

领先:四轮转向系统

四轮转向:即4WS(4 Wheel Steering)所谓四轮转向,是指后轮也和前轮一样具有一定的转向功能,不仅可以与前轮同方向转向,也可以与前轮反方向转向.其主要目的是增强轿车在高速行驶或在侧向风力作用下的操纵稳定性,改善低速时的操纵轻便性,在轿车高速行驶时便于由一个车道向另一个车道的移动调整,以减少调头时的转弯半径.汽车的四轮转向系统在20世纪80年代中期开始发展,其主要目的是提高汽车在高速行驶或在侧向风力作用时的操作稳定性,改善在低速下的操纵轻便性,以及减小在停车场时的转弯半径.     

基于μ综合鲁棒控制的四轮转向车辆操纵稳定性研究

车辆总是承担不同的载荷，车辆建模亦存在着误差, 传统四轮转向控制器难以达到原有的性能指标；针对外界干扰，采用μ综合鲁棒控制方法，构造横摆角速度跟踪综合控制系统设计框架, 选取了不同环节的权函数。仿真结果表明，四轮转向车辆控制系统具有良好的动态性能、鲁棒稳定性和鲁棒性能，有效地提高了车辆操纵稳定性和安全性。     

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.     

二自由度4WS汽车运动稳定性分析

建立了二自由度4WS汽车系统的动力学模型,给出了相应的动力方程。同时从理论上分析了这一系统的稳态和瞬态响应问题。在考虑横向轮胎力非线性效应的影响下进行了相应的理论分析与数值计算,与传统的前轮转向系统对比分析,得到采用同相位转向的4WS汽车明显有利于提高车体的行驶稳定性的有益结论。     

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.     

汽车四轮转向神经网络控制系统

针对车辆的非线性特性问题，以闭环评价为出发点，利用神经网络理论，提出了一种基于神经网络的四轮转向系统的设计方法，为四轮转向自适应控制系统的设计提供新的方法。     

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.