基于新型趋近律的智能无人车辆线控转向系统滑模控制

路径跟踪是智能无人车辆的关键技术之一，其中，对线控转向系统的精确控制是影响智能无人车辆路径跟踪精度的重要因素.为提升线控转向系统在未知扰动下的转角动态响应性能和路径跟踪精度，本文基于一种新型趋近律设计了改进滑模控制方法并应用于线控转向系统.首先，考虑模型不确定、系统摩擦和齿条力建立线控转向系统数学模型.然后，分析得到滑模趋近律的设计原理，通过设计参数调节函数构建了一种新型滑模趋近律实现趋近速度的动态调节，并对比分析了其在离散形式下的性能.最后，针对线控转向系统，设计改进滑模控制方法.仿真和试验结果表明，改进滑模控制方法能够改善线控转向系统对转角的动态响应性能，提高路径跟踪精度.     

基于全局滑模控制的线控转向控制器设计

针对线控转向(steer-by-wire, SBW)系统快速稳定性的要求,在对滑模控制进行研究的基础上,对全局滑模控制进行改进,设计了SBW系统前轮转角跟踪控制方法,实现了前轮对目标转角跟踪的有效控制并进行了数字仿真实验。仿真结果表明:所设计的快速全局滑模控制器可以更好地跟踪前轮目标转角理想值,使跟踪误差控制在±0.02 rad以内,同时提高了转向系统的稳定性。     

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.     

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.     

基于轮边电机4WID电动汽车线控转向控制策略

对电动汽车的线控转向系统结构和基于两自由度的车辆动力学模型对线控转向稳态增益不变的理想转向传动比进行了设计;同时,利用MATLAB/Simulink建立线控转向系统数学模型和主动转向控制策略。在主动转向控制中,通过理想转向传动比和模糊滑模变结构动态稳定性主动控制算法,控制补偿轮边转向电机的转角。通过正弦输入的仿真试验表明,以理想转向传动比为基础,设计的此算法能满足车辆前轮转角实时补偿的需求,进而可有效提高了汽车的行驶稳定性。     

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...     

考虑线控转向非线性和不确定性的转向角控制

研究了线控转向系统的转向轮转角跟踪控制.控制算法的设计建立在对轮胎回正力矩的非线性特性以及系统参数不确定性进行分析的基础上,并考虑了执行器力矩受限的情况.基于一种条件积分方法,设计前馈加抗积分饱和的状态反馈控制算法来获得期望的转向轮转角.根据非线性控制理论,通过建立李雅普诺夫函数,证明线控转向控制系统的渐进稳定.最后,通过实车试验证明控制算法能够有效实现转向轮转角的精确跟踪控制.     

装载机线控转向控制算法研究

采用神经网络PID控制算法对装载机线控转向系统进行控制,在MATLAB/SIMULINK环境支持下,建立了装载机线控转向系统仿真模型,并通过仿真对比了系统在无校正、常规PID控制与神经网络PID控制的性能,仿真结果显示神经网络PID控制响应时间较快,抗干扰能力强。     

一类欠驱动系统的自适应神经滑模控制

针对一类欠驱动系统在系统不确定性和外界干扰条件下的稳定控制问题,文章提出了自适应神经网络滑模控制策略。利用基于径向基函数(RBF)的神经网络在线估计系统的不确定量,采用李雅普诺夫方法设计自适应算法在线调整神经网络的参数;同时,利用带自适应算法的神经网络调节滑模控制的增益来消除滑模控制中的输入抖振现象;并通过李雅普诺夫定理论证了系统的稳定性。与传统滑模控制策略的仿真结果对比证明了系统是全局渐进稳定的,且控制器具有很好的适应性和鲁棒性。     

直驱式主动前轮转向电液位移系统双滑模控制

针对直驱容积式主动前轮转向位移伺服系统存在参数时变、外界干扰以及滑模抖振问题,设计一种汽车液压助力主动转向集成系统,结合神经网络和自适应控制算法,提出一种活塞杆位移与电机转速双滑模控制策略。活塞杆位移采用等效加切换控制律,选用积分形式的快速收敛滑模面设计电机速度等效控制律,利用神经网络对控制律的变化在线估测,并结合自适应算法进行补偿,以抑制传统滑模控制律幅值过大的正负高频切换信号导致的系统抖振,根据Lyapunov理论分析系统的稳定性。研究结果表明:与传统的滑模控制相比,所提出的控制策略不仅能实现对期望位移的准确跟踪,而且能有效削弱系统抖振,增强系统的鲁棒性。     

基于改进型滑模控制的4WS汽车控制策略研究

针对线控四轮主动转向车辆受侧向干扰和变道行驶时存在的操纵稳定性问题,基于单点预瞄驾驶员模型、三自由度整车动力学模型和改进型滑模四轮转向（4WS）控制算法,建立了4WS整车驾驶系统,并设计了双移线行驶工况对其进行实验测试.在Matlab/Simulink软件中对该整车驾驶系统进行建模仿真,并与相同参数的经典型滑模控制的4WS车辆和无控制前轮转向（FWS）车辆模型仿真结果对比.结果表明:设计的改进型滑模控制器可以有效地实现双移线行驶工况,追踪理想横摆角速度,使质心侧偏角、车身侧倾角和侧倾角速度保持一个相对较小的值,并且对侧向干扰具有很强的鲁棒性.      

汽车线控转向系统的路感反馈技术综述

汽车线控转向系统取消了转向盘与转向轮之间的机械连接,通过力反馈装置提供转向时的转向盘阻力矩以实时提供路感反馈.路感反馈是线控转向系统的核心技术之一.总结了线控转向系统的国内外研究现状、实现线控转向系统路感反馈的几种典型结构和路感产生的机理,分析了线控转向系统路感反馈的多种控制算法和控制方法;研究了线控转向系统路感反馈的实验方法,为研发线控转向系统提供了参考.     

永磁同步电机位置伺服系统的RBF神经网络滑模控制策略

针对永磁同步电机(PMSM)位置伺服控制系统的负载扰动、外部不确定性干扰和模型参数摄动的特点,常规PID控制策略难以达到满意的控制效果.利用滑模控制对系统扰动和参数变化不灵敏的优点,提出一种基于神经网络和滑模控制相结合的位置伺服优化控制策略.在常规滑模控制器设计的基础上,引入RBF神经网络调节滑模控制器的切换增益,削弱...     

电动助力转向系统的滑模变结构控制

电动助力转向系统实际上存在着系统参数变化、路面干扰等不确定性因素,传统的PID控制方法只能在特定的系统参数情况下基本满足控制要求,无法处理系统的不确定性.针对这一问题,采用指数趋近律方法设计了滑模变结构控制器.仿真结果表明,滑模变结构控制方法具有较好的稳态性能和动态性能,而且其滑动模态对系统参数的摄动具有完全的自适应性,可以对电动助力转向系统实现鲁棒控制.     

基于固定时间非奇异终端滑模的汽车主动前轮转向系统控制

针对汽车主动前轮转向系统(active front steering, AFS)中的安全控制问题,提出一种基于固定时间非奇异终端滑模的主动前轮转向控制器.将固定时间终端滑模与幂次趋近律相结合设计一种新的固定时间非奇异终端滑模控制器,以实现系统的快速稳定控制和削弱系统稳态时的抖振,使得闭环系统的收敛时间仅取决于滑模面及控制器的参数设计,而与系统的初始值无关.基于Lyapunov稳定性理论验证了闭环系统的稳定性.仿真结果表明,所提固定时间终端滑模控制方法的快速性和稳定性均优于传统滑模控制和PI控制方法.     

线控制动单轮失效下制动力优化分配控制策略

针对线控制动系统单轮制动失效时车辆制动稳定性控制问题,提出了协同线控转向和线控制动系统的制动力优化分配控制策略.为了最大程度满足驾驶员的制动期望,采用二次规划方法初始分配剩余三轮制动力;为防止车辆因制动力重构产生横摆或跑偏,采用滑模控制方法设计前轮转向控制器;考虑前轮转向对轮胎纵向力的影响,建立基于魔术公式的轮胎侧向力数学模型,基于二次规划方法实时优化轮胎在侧偏纵滑工况下的制动力.联合Simulink和Carsim进行了仿真实验分析,结果显示车辆的横摆角速度快速收敛为0,侧向跑偏距离均小于0.1 m.结果验证了本文提出的制动力优化分配控制策略在不同的制动工况下均能提高单轮制动失效车辆的制动稳定性.     

基于线控转向的差动转向控制策略研究

针对分布式电驱动整车差动转向问题，文章以线控转向机构作为转向执行机构，研究基于横摆角速度和车辆路径的综合反馈控制策略。采用MATLAB/Simulink和CarSim的联合仿真，设计滑模控制器和线性二次型调节器，重新分配四轮转矩，决策出合理的前轮附加转角，以保证汽车的行驶稳定性，并选取典型工况对控制策略进行仿真验证。仿真结果表明，基于横摆角速度的滑模控制器与基于路径的路径跟踪控制器的综合控制策略，相较于传统基于横摆角速度和质心侧偏角的滑模控制器，车辆实际横摆角速度与理想横摆角速度误差大幅下降；车辆路径与期望路径误差亦得到有效控制。     

基于线控转向的汽车容错控制策略研究

针对转向系统失效的情况,基于执行器扭矩重新分配,提出了一种容错控制策略;根据所需车辆运动,建立双点预瞄模型,推导出期望的方向盘转角;利用二自由度汽车模型,进一步得到目标横摆角速度以及目标车身侧偏角,利用滑模控制得到所需的横摆力矩,通过扭矩分配策略实现容错控制;通过控制各个车轮执行器的输出扭矩,使汽车沿规划路径行驶;通过仿真实验,汽车的横摆角速度与期望的横摆角速度吻合度极高,提出的算法可以有效地应对线控转向汽车的转向故障,验证了针对转向失效的容错控制的有效性,有一定的工程实用性。     

分数阶超混沌Chen系统的RBF神经网络自适应滑模同步

针对分数阶超混沌系统的同步问题,通过设计一个新型含分数阶滑模面的RBF神经网络自适应滑模控制器,应用滑模控制和主动控制原理实现分数阶超混沌Chen系统的驱动系统和响应系统间的同步.在RBF神经网络控制方案的基础上引入分数阶滑模控制器以提高系统的鲁棒性,并在分数阶滑模控制器中增设自适应参数使得控制律在迭代过程中找到合适的切换增益,免除繁冗的人工调参过程.根据Lyapunov稳定性定理证明了该方案下系统的稳定性.当存在外部干扰时,将RBF神经网络与分数阶滑模控制相结合,更利于系统在迭代过程中找到最近似的权值,并通过补偿控制降低干扰对控制系统的影响.数值仿真结果验证了该控制方法的鲁棒性及有效性.     

三轮全转向叉车的转向控制策略研究

文章以三轮全转向叉车转向系统的转向性能为研究对象,以线控转向系统整车二自由度模型为基础,结合叉车自身特点与转向要求,提出了前后轮等角反向转动控制、横摆角速度反馈控制2种控制策略。根据TFC20全向前移式电动叉车的实际数据,给出了基于车速、车轮转角的三轮全转向叉车转向系统性能的仿真对比分析。仿真结果表明,前后轮等角反向转动控制有效改善了传统三轮叉车机动性能,提高了叉车操纵灵活性;横摆角速度反馈控制有效改善了传统三轮叉车的横向稳定性,提高了叉车操纵稳定性。