四轮转向与直接横摆力矩控制

发布时间：2020-11-13 08:54

　　 随着汽车工业技术的快速进步及交通条件的改善,汽车的行驶速度也越来越高,人们越来越注重高速极限工况下汽车行驶的安全性和驾驶操纵稳定性。四轮转向技术通过主动控制车辆的前后轮转角提高车辆的稳定性,直接横摆力矩控制通过控制车轮的驱动力或制动力产生附加的横摆力矩克服过度转向或不足转向,从而主动地对车辆的操纵稳定性进行控制。因此本文以四轮转向汽车为研究对象,对基于四轮转向与直接横摆力矩控制相结合的策略进行深入研究。首先基于车辆标准坐标系建立非线性七自由度四轮转向汽车动力学模型,同时建立了车轮动力学模型,分析车轮的转动受力状态,考虑轮胎的非线性特性的影响,引入了汽车非线性Dugoff轮胎模型,为后文验证控制器的有效性提供一个良好的仿真模型。其次以提高车辆高速下的操纵稳定性为目的,设计基于四轮转向与直接横摆力矩相结合的控制策略。以车辆的横摆角速度和质心侧偏角为控制变量,设计滑模控制器产生车辆转向所需的附加横摆力矩和后轮转角,并按单侧制动的方法将产生的横摆力矩分配到车辆的四个车轮上。针对七自由度模型,进行高路面系数和低路面系数的正弦工况下的时域仿真分析。仿真结果表明,基于直接横摆力矩与四轮转向相结合的控制策略有效减小了质心侧偏角,横摆角速度对理想值有很好的跟踪,提高了车辆的操纵稳定性,同时验证了横摆力矩分配的有效性。最后针对单侧制动方法分配力矩时,车辆的纵向速度波动较大和各车轮所需的附加力矩较大从而在紧急工况下不能够提供所需的横摆力矩的问题,对横摆力矩的分配方法进行改进,采用驱动制动协同分配的方法,将控制器产生的横摆力矩分配到四个车轮上。在相同的仿真条件下与单侧制动方法对比,仿真结果表明改进的分配方法的车辆纵向速度变化较小,各轮所需附加的横摆力矩减小,提高了车辆横摆力矩的输出能力,同时车辆的横摆角速度和质心侧偏角也很好的跟踪理想参考模型值,验证了改进分配方法的有效性,车辆的操纵稳定性进一步得到了提高。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U461.6
【部分图文】：

车的转向特性进行研究前，需要建立精确的由度整车动力学模型的建立和非线性Ｄｕｇｏｆｆ建，并对建立的仿真平台进行验证。??型??行驶时，可能会产生各个方向的运动。在对复杂，建立的模型的自由度就越多，多自由宄工作带来不便，所以有针对性的建立模型行驶时的特性，汽车转向主要是由车轮上的模型需要含纵向和侧向运动［４２］。为了简化计的运动，建立包含侧向、横摆、纵向和四个汽车动力学模型。??准坐标系［４３］，即建立在汽车上的坐标系，汽车行驶的正方向，轴为转向的正方向，ｚ

图２．２车轮模型??Ｆｉｇ?２．２?Ｗｈｅｅｌ?ｍｏｄｅｌ??

由式（２．８）可以看出轮胎的垂直载荷由静态和动态载荷两部分组成。??２．２．３各车轮的轮胎侧偏角??车轮的行驶方向和车轮旋转平面的夹角，即轮胎的侧偏角，如图２．３所示。??Ａ，??Ｘ?５！?／??碱?、？、、，，??—參－??ｏｒ??／?，ｙ?｝??乂，，?ｉ??／?：?／?，／??－ｙ’?；?’?／??ｙ?ｙ?／??，?Ｚ??＼??图２．３轮胎侧偏角??Ｆｉｇ?２．３?Ｓｌｉｐ?ａｎｇｌｅ?ｏｆ?ｔｉｒｅ??轮胎的侧偏角计算公式为：??ｖ?＋?ａｙ??？＝ｉａｒｃｔａｎｔ＾）??ｖ?＋?ａｙ??ａ／ｒ?＝＾／－ａｒｃｔａｎ（—?）??ｕ０．５?Ｂｆｙ??
【参考文献】

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3 李双;刚宪约;于海兴;;汽车操纵动力学三自由度模型与转向特性仿真[J];机械设计与制造;2015年03期

4 胡杰;;基于VC++的汽车操纵稳定性模拟计算系统设计[J];汽车实用技术;2015年01期

5 刘启佳;陈思忠;;基于LQR的四轮转向汽车控制方法[J];北京理工大学学报;2014年11期

6 王瑞红;;汽车新技术的应用及发展趋势[J];科技资讯;2014年23期

7 黄家才;施昕昕;李宏胜;徐庆宏;石要武;;永磁同步电机调速系统的分数阶积分滑模控制[J];吉林大学学报(工学版);2014年06期

8 郑凯锋;陈思忠;王亚;;基于线控技术的四轮转向全滑模控制[J];东南大学学报(自然科学版);2013年02期

9 周磊;张向文;;车辆直行爆胎过程的模糊PI控制[J];计算机仿真;2012年11期

10 席雷平;何辉;董海瑞;;机械臂轨迹跟踪滑模控制中的抖振抑制法研究[J];计算机仿真;2012年05期

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3 王明玉;分布式驱动电动车直接横摆力矩控制研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

4 杨龙;分布式驱动电动汽车直接横摆力矩控制[D];重庆大学;2016年

5 胡经庆;基于轮毂电机的纯电动汽车横摆稳定性控制方法研究[D];重庆理工大学;2016年

6 刘旭程;基于差动制动的汽车横向稳定性控制研究及仿真分析[D];广西大学;2015年

7 魏天将;二十二自由度车辆动力学建模与仿真分析研究[D];湖南大学;2015年

8 钱丹剑;分布式驱动电动汽车横摆力矩控制与转矩分配研究[D];吉林大学;2015年

9 屈贤;基于车路协同的山区道路车辆行驶安全预警系统研究[D];重庆交通大学;2015年

10 张梦雅;基于车辆系统动力学的山区公路可变限速理论方法研究[D];合肥工业大学;2015年

本文编号：2882009