主动前轮转向与直接横摆力矩H2/H∞集成控制

为提高车辆的操纵稳定性,建立了包括侧向、横摆运动在内的7自由度整车模型以及车辆理想跟踪目标模型.以车辆质心侧偏角尽量小,实际车辆尽量跟踪参考横标角速度为目标,运用H2/H∞混合控制理论设计了车辆主动前轮转向与直接横摆力矩混合鲁棒集成控制器,并与H∞控制进行比较.仿真结果表明:采用H2/H∞混合控制的系统具有更好的性能和抵抗外界干扰的鲁棒稳定性,能更好的提高车辆的操纵稳定性.     

一种基于横摆力矩和主动前轮转向控制的制动稳定性控制方法

提出一种结合横摆力矩控制和主动前轮转向控制的提高紧急制动侧偏稳定性的控制方法.控制器采用前馈-反馈复合控制,通过最优控制算法求解反馈控制参数,并对稳定性控制参数和制动力参数进行优化,以缩短制动距离.仿真对比实验证实这种方法在提高制动稳定性和缩短制动距离方面都有良好的效果.     

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dSPACE的汽车主动前轮转向试验台设计

以宝马和采埃孚联合开发的主动前轮转向系统为原型,基于dSPACE实时仿真系统,设计并搭建了主动前轮转向系统的硬件在环实时仿真试验台,给出了试验台的系统架构图,重点分析了试验台的实时仿真过程、主动转向控制方案、变传动比执行电机以及双行星齿轮机构的工作过程。基于此试验台,通过可变传动比、双移线等试验项目验证了主动前轮转向系统的可变传动比、横向稳定控制等功能,为主动前轮转向系统的开发和相关控制器的设计提供了支持。     

主动稳定杆与主动前轮转向耦合作用研究

对于同时装备主动稳定杆与主动前轮转向的车辆,为了获得最佳控制性能,建立仿真模型研究了双系统的耦合问题.建立非线性车辆动力学模型,并设计了主动转向比例积分微分控制器;基于稳定杆作动器,设计了主动侧倾滑模控制器以及反侧倾力矩前后轴分配模糊控制器;最后设置阶跃转向与双移线机动工况.仿真结果表明,主动转向可以一定程度改善侧倾性能;另一方面,反侧倾力矩分配与主动转向配合可以进一步提高车辆的横摆稳定性能,同时还可以保证侧倾稳定性能.     

基于汽车侧偏刚度估计的直接横摆力矩控制

文章提出了一种新型的直接横摆力矩控制(Direct Yaw Control,简称DYC)方法,利用估计的汽车前、后轴线性侧偏刚度信息,在传统的基于反馈的DYC基础上增加了前馈控制环节,当汽车的轮胎力处于线性区域时,将分别由实际侧偏刚度与理想侧偏刚度建立的2个模型同时运行,通过对比产生合适的前馈输出;在veDYNA仿真环境中验证了提出的直接横摆力矩控制方法可以进一步提高汽车的行驶稳定性。     

汽车前轮定位及回正力矩和转向力的计算

为了正确设计汽车转向轮定位参数,分析了转向轮各定位参数的作用,提出了各定位参数使转向轮形成自动回正力矩和使转向盘需要转向力的计算方法及公式.以东风EQ140和EQ140-1型中型汽油货车为例,按国标设定的条件,定量地计算了各定位参数形成转向轮自动回正力矩和需要转向盘转向力的具体数值.计算结果表明:主销的后倾角γ与内倾角β是形成转向轮回正力矩和需要转向盘转向力的主要因素,而主销偏距c及其他参数对其影响不大;该型货车转向轮总回正力矩65.680N·m偏小,转向盘总转向力22.039N远小于国家标准规定的245N.研究认为:该型货车主销的后倾角γ和内倾角β设计保守偏小,空载时转向轮回正能力和转向盘手感不足.     

基于状态估计的无人车前轮转角与横摆稳定协调控制

针对无人车轨迹跟踪问题,提出了一种基于状态估计的无人车前轮转角和横摆稳定协调控制策略.建立了车辆轨迹跟踪模型,利用模型预测控制算法设计了轨迹跟踪控制器,得到实时跟踪参考轨迹所需的前轮转角.根据车辆模型设计了一种基于未知输入观测器的前轮转角估计方法,并将估计结果作为前轮转角跟踪控制的输入量.基于非奇异终端滑模控制设计了前轮转角跟踪方法,通过转向电机扭矩来控制车辆转向以实现轨迹跟踪.同时,设计了车辆横摆稳定控制器,通过控制横摆角速度跟踪误差确保车辆横摆稳定.建立了CarSim-Simulink联合仿真模型并进行仿真实测试.结果表明,未知输入观测器具有较好的前轮转角估计效果,从而为车辆协调控制提供可靠信息源,协调控制策略能够在保证车辆横摆稳定性的同时完成车辆轨迹跟踪.      

基于模糊滑模直接横摆力矩的车辆横摆稳定性控制

为了避免车辆发生横向失稳的风险,根据四轮独立驱动电动汽车四轮驱动/制动力矩独立可控的特点,提出了一种具有上层控制器和下层控制器两层结构的模糊滑模直接横摆力矩控制策略。上层控制器采用模糊滑模控制器计算车辆总的需求横摆力矩,并对4个车轮纵向力进行分配。下层控制器将轮胎纵向力转化为对轮胎滑动率的控制,并通过控制4个车轮的力矩使轮胎纵向力得到实现。仿真结果表明,该模糊滑模直接横摆力矩控制策略在不同的附着路面条件下都能保证车辆的横向稳定性,并能削弱传统滑模控制器造成的系统抖振。     

基于主动前轮转向控制的汽车侧风稳定性研究

文章针对高速汽车在侧风环境下的气动稳定性问题,建立汽车空气动力学与汽车多体动力学的动态双向耦合分析模型;考虑线性二次型调节器(linear quadratic regulator, LQR)的主动前轮转向控制对高速车辆侧风稳定性的影响,并采用定方向盘转角验证主动前轮转向模型的鲁棒性;对比分析某轿车在有、无主动前轮转向控制下的运动与流场特性。研究结果表明,在侧风作用下,有、无主动前轮转向控制的车辆最大侧向位移分别为0.13 m和1.98 m,最大横摆角分别为0.41°和-2.33°,其中最大侧向位移减小了93%,最大横摆角减小了82%,因此采用主动前轮转向控制可以明显改善汽车的侧风稳定性。     

考虑参数不确定性的汽车前轮主动转向输出反馈鲁棒控制

提出基于静态输出反馈的前轮主动转向(AFS)鲁棒控制器,以提高汽车横摆角速度跟踪性能和横向稳定性.在控制器设计中考虑了车速和轮胎侧偏刚度的不确定性,其中车速在一定范围内变化并且可测,采用多胞型模型来描述车速的不确定性.利用多目标优化与输出反馈鲁棒控制方法,同时提高汽车横摆角速度跟踪性能和横向稳定性.在Matlab/Simulink和Car Sim联合仿真环境中,对紧急转弯和双移线2种典型操纵工况下的控制器进行仿真试验.结果表明,所提出的控制器能够显著改善汽车的横向操纵性能和稳定性,降低驾驶员的工作负荷,且控制器对汽车模型参数的不确定性具有很好的鲁棒性.     

基于直接横摆力矩和发动机扭矩调节的汽车侧向稳定性控制

为了提高传统乘用车的安全性能,对电子稳定性控制系统的控制方法和策略进行了研究。首先研究了直接横摆力矩控制介入时机以及发动机扭矩调节控制介入时机等问题,分别采用■相平面法和纵向速度门限值法来判断;然后设计了基于滑模控制算法的直接横摆力矩控制算法,其目标值计算依靠线性二自由度模型;发动机扭矩调节则利用模糊算法计算得到,输入值主要是车辆状态参数和驾驶员对方向盘的输入;再采用MATLAB/Simulink、AMESim、Carsim软件联仿的方式进行正弦迟滞工况仿真和方向盘增幅工况仿真,仿真结果表明配合控制算法的有效性;最后进行夏季实车实验,依据高附双移线工况实验数据,表明设计的方法符合ISO-3888-1标准。     

基于横摆力矩的汽车制动稳定性模糊控制

为避免汽车在对开路面制动时出现跑偏或侧滑等危险工况,提出了一种利用横摆力矩方法控制汽车制动稳定性的控制模式,设计了模糊控制器,按照所确定的控制策略进行了仿真。仿真与试验结果对比表明,利用所提出的汽车制动稳定性横摆力矩模糊控制方法,能减少汽车在路面附着系数相差较大的对开路面制动时的侧滑和激转,并使汽车在制动偏驶后能快速恢复到预期行驶车道,避免了汽车制动力不平衡引起的危险工况。     

主动前轮转向变传动比曲线分析与设计

传统主动前轮转向系统理想变传动比曲线非光滑,会导致电机转矩波动等问题.本文基于车辆模型,通过对比分析5种拟合变传动比曲线的性质,设计光滑的拟合变传动比曲线.分析表明,改进型S函数变传动比曲线与理想变传动比曲线非常接近,并且其使电机角加速度突变最小,从而能使电机转矩的突变最小,具有最优综合性能.在MATLAB/Simulink中仿真结果验证了改进型S函数变传动比曲线的优良性能.     

主动脉冲转向的横摆稳定性分析与试验研究

提出了一种后轮脉冲主动转向控制策略,运用脉冲信号作为控制器输出的后轮主动转向控制方法,对此做了理论分析和试验研究.首先,设计了产生脉冲信号的液压系统,并分析了此系统的运行对悬架参数和车辆稳态和瞬态响应的影响;分析不同脉冲参数(频率,振幅)对车辆横摆运动的影响并确定最优的脉冲参数.其次,综合跟随理想横摆角速度和抑制汽车质心侧偏角的方法,提出了控制策略与算法;运用基于CarSim和Simulink的联合仿真方法,分析此系统对汽车横摆稳定性能的影响;最后,安装液压脉冲发生器进行整车试验研究,验证仿真结果的可信性,并评价后轮脉冲转向的实用性.仿真和试验结果表明:后轮脉冲主动转向能够有效的跟踪横摆角速度和质心侧偏角提高车辆的横摆稳定性,同时可以减少质心侧倾角和侧向加速度,提高汽车的操纵稳定性.     

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。     

一种车辆主动横摆力矩的神经网络控制方法

用二自由度车辆动力学状态方程建立了车辆横摆角速度跟踪控制模型．用横摆角速度与其期望值的差值建立了该问题的性能指标并设计了神经网络控制器，用该模型计算了车辆在急速转向操纵时的横摆角速度以及车辆质心的侧偏角响应，计算结果表明此时车辆的操纵稳定性得到了有效改善．最后给出了进一步研究工作所要采用的半实物仿真试验的设计。     

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.     

基于非光滑控制技术的电动汽车直接横摆力矩控制

利用非光滑控制技术,基于轮毂电动机驱动的电动汽车线性2自由度、7自由度整车模型,提出了一种非光滑直接横摆力矩控制策略.通过对质心侧偏角的估计和由传感器直接获得的车辆横摆角速度,设计基于横摆力矩控制的上层控制器,然后经下层控制器对得到的横力摆力矩进行分配,使系统横摆角速度和质心侧偏角能够分别跟踪期望值.结果表明:在外部扰动、未建模动态、系统不确定等受扰条件下,非光滑直接横摆力矩控制器具有较强的鲁棒性,能够提高极端驾驶情况下的车辆稳定性;在控制器连续条件下,非光滑控制器能够提供最好的控制性能.