考虑输入受约束的车辆稳定性控制研究
发布时间：2021-01-03 10:34
车辆在给人们生活带来极大便利的同时,其稳定性一直是值得关注的重点,在这个过程中高级驾驶辅助系统（ADAS）得到了迅速发展,自动驾驶技术更是未来汽车行业的主流方向。尤其在路面的摩擦系数较低时,车辆的可达行驶状态受到限制,关于这种情况下车辆的稳定和巡航能力更应得到重视。针对现有的车辆稳定性研究,轮胎的纵向力和侧向力在极端工况下出现饱和,导致轮胎力分配问题无解的情况,提出基于动态目标调整的轮胎力分配方案。在路面摩擦系数低到某一阈值以下时,车辆的可执行驱动空间受限,驾驶员给定的车速、前轮转角被限制在一定范围内,本质上是非线性控制系统的输入受约束问题。本文的研究工作得到了国家重点研发计划新能源汽车重点专项“电动汽车智能辅助驾驶技术研发及产业化”（2016YFB0101102）的资助,所提出的解决方案使得车辆在低附着的路面上实现轮胎力的优化再分配。本文建立了考虑侧风干扰的七自由度车辆模型,并涉及轨迹跟踪和队列保持问题。采用分层结构的思想,在上层控制中,分别运用车辆的纵向速度、侧向速度和横摆角速度为虚拟输入,来控制车辆与前车的纵向距离、相对于参考轨迹的侧向位移偏差和切向角度偏差,再设置合理的李雅普诺...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
车辆的前轮转角(a)纵向合力与侧向合力4μ=0.8上限值
图 4.2(a)是对图 4.1 所示工况基于摩擦圆推导的纵向合力 xF 与侧向合力 yF 联合可行域，是一组对称的闭合曲线。其中闭合曲线1S 和'1S 表示摩擦系数 0.8时胎力的有效范围，而2S 和'2S 为摩擦系数降为 0.5时力的取值范围。在仿真环境设的两种路面条件下，驱动力和侧向力的上限值构成的联合可行域关系为1 2S S，而动力和侧向阻力的下限值形成的可行域关系为' '1 2S S。随着路面附着系数降低可行面积也随之减小，说明车辆的可执行驱动空间受当前路面条件的约束。车辆在驱动制动的情况下，可行域阴影面积的交集分别为1 2S S和' '1 2S S，代表在不同的路面着下，均能使车辆达到期望目标的上层运动控制器输出的广义量，但通常这部分较的面积对驾驶员来说是较难控制的。图 4.2 (b)代表纵向合力 xF 与横摆力矩 zM 的联合可行域，其中 ( 3,4)iS i '( 3,4)iS i 为执行器处于驱动和制动状态下力和力矩的可执行范围，且存在不等式关3 4S S和' '3 4S S，说明摩擦系数 0.5时车辆有效作用域的范围较小，而损失的可(b)纵向合力与横摆力矩(c)侧向合力与横摆力矩图 4.2 车辆行驶状态的联合可行域
车辆的行驶轨迹曲率
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国汽车工程学术研究综述·2017[J]. 《中国公路学报》编辑部. 中国公路学报. 2017(06)
[2]基于相平面方法的车辆稳定性控制[J]. 柳江,陈朋,李道飞. 工程设计学报. 2016(05)
[3]智能车辆纵向运动模型的反馈线性化及控制[J]. 房泽平,段建民. 中原工学院学报. 2015(06)
[4]基于控制分配的主动前轮独立转向车辆转角分配算法[J]. 袁希文,文桂林,周兵. 中国机械工程. 2015(09)
[5]转向工况下车辆主动悬架的侧倾控制[J]. 陈建国,程军圣,聂永红,王保华. 汽车工程. 2014(05)
[6]车辆稳定控制中的合力计算与分配[J]. 刘跃,方敏,汪洪波. 控制理论与应用. 2013(09)
[7]基于滑移率的汽车电子机械制动系统的模糊控制[J]. 李顶根,张绿原,何保华. 机械工程学报. 2012(20)
[8]2011年9—10月国内生产安全事故统计分析[J]. 秦建玉,李生才. 安全与环境学报. 2011(06)
[9]基于灰色关联分析的车辆交通事故规律研究[J]. 宋传平,施红星,齐玉梅. 中国安全科学学报. 2010(08)
[10]基于控制分配的过驱动系统稳定性设计方法综述[J]. 范金华,马建军,郑志强,吕鸣. 系统仿真学报. 2010(S1)
硕士论文
[1]基于反馈线性化的车辆稳定系统优化控制研究[D]. 葛平鑫.吉林大学 2017
[2]汽车电子稳定系统（ESC）建模及控制策略研究[D]. 张凡.南京理工大学 2017
[3]基于模型分解的车辆稳定控制算法研究[D]. 杜婉彤.吉林大学 2016
[4]四轮独立驱动电动车车速估计及滑移率控制方法研究[D]. 冷亚南.哈尔滨工业大学 2015
[5]车辆纵向力与侧向力集成控制研究[D]. 魏强.浙江大学 2015
[6]基于轮胎模型的DYC分层控制策略研究[D]. 朱宏军.清华大学 2013
[7]基于分层式结构汽车底盘系统集成控制研究[D]. 马国宸.浙江大学 2011
本文编号：2954829
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
车辆的前轮转角(a)纵向合力与侧向合力4μ=0.8上限值
图 4.2(a)是对图 4.1 所示工况基于摩擦圆推导的纵向合力 xF 与侧向合力 yF 联合可行域，是一组对称的闭合曲线。其中闭合曲线1S 和'1S 表示摩擦系数 0.8时胎力的有效范围，而2S 和'2S 为摩擦系数降为 0.5时力的取值范围。在仿真环境设的两种路面条件下，驱动力和侧向力的上限值构成的联合可行域关系为1 2S S，而动力和侧向阻力的下限值形成的可行域关系为' '1 2S S。随着路面附着系数降低可行面积也随之减小，说明车辆的可执行驱动空间受当前路面条件的约束。车辆在驱动制动的情况下，可行域阴影面积的交集分别为1 2S S和' '1 2S S，代表在不同的路面着下，均能使车辆达到期望目标的上层运动控制器输出的广义量，但通常这部分较的面积对驾驶员来说是较难控制的。图 4.2 (b)代表纵向合力 xF 与横摆力矩 zM 的联合可行域，其中 ( 3,4)iS i '( 3,4)iS i 为执行器处于驱动和制动状态下力和力矩的可执行范围，且存在不等式关3 4S S和' '3 4S S，说明摩擦系数 0.5时车辆有效作用域的范围较小，而损失的可(b)纵向合力与横摆力矩(c)侧向合力与横摆力矩图 4.2 车辆行驶状态的联合可行域
车辆的行驶轨迹曲率
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国汽车工程学术研究综述·2017[J]. 《中国公路学报》编辑部. 中国公路学报. 2017(06)
[2]基于相平面方法的车辆稳定性控制[J]. 柳江,陈朋,李道飞. 工程设计学报. 2016(05)
[3]智能车辆纵向运动模型的反馈线性化及控制[J]. 房泽平,段建民. 中原工学院学报. 2015(06)
[4]基于控制分配的主动前轮独立转向车辆转角分配算法[J]. 袁希文,文桂林,周兵. 中国机械工程. 2015(09)
[5]转向工况下车辆主动悬架的侧倾控制[J]. 陈建国,程军圣,聂永红,王保华. 汽车工程. 2014(05)
[6]车辆稳定控制中的合力计算与分配[J]. 刘跃,方敏,汪洪波. 控制理论与应用. 2013(09)
[7]基于滑移率的汽车电子机械制动系统的模糊控制[J]. 李顶根,张绿原,何保华. 机械工程学报. 2012(20)
[8]2011年9—10月国内生产安全事故统计分析[J]. 秦建玉,李生才. 安全与环境学报. 2011(06)
[9]基于灰色关联分析的车辆交通事故规律研究[J]. 宋传平,施红星,齐玉梅. 中国安全科学学报. 2010(08)
[10]基于控制分配的过驱动系统稳定性设计方法综述[J]. 范金华,马建军,郑志强,吕鸣. 系统仿真学报. 2010(S1)
硕士论文
[1]基于反馈线性化的车辆稳定系统优化控制研究[D]. 葛平鑫.吉林大学 2017
[2]汽车电子稳定系统（ESC）建模及控制策略研究[D]. 张凡.南京理工大学 2017
[3]基于模型分解的车辆稳定控制算法研究[D]. 杜婉彤.吉林大学 2016
[4]四轮独立驱动电动车车速估计及滑移率控制方法研究[D]. 冷亚南.哈尔滨工业大学 2015
[5]车辆纵向力与侧向力集成控制研究[D]. 魏强.浙江大学 2015
[6]基于轮胎模型的DYC分层控制策略研究[D]. 朱宏军.清华大学 2013
[7]基于分层式结构汽车底盘系统集成控制研究[D]. 马国宸.浙江大学 2011
本文编号：2954829
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