汽车转向系统操纵性与稳定性协同最优控制研究

发布时间：2021-04-18 01:33

　　运用汽车二自由度模型对车辆进行主动前轮转角控制,针对车辆稳定性设计了LQR控制器,采用Carsim与Simulink联合仿真,在双移线工况下验证了控制器的可行性。通过大量仿真与系统分析,得到LQR参数与车辆稳定性的定性关系。在这一研究的基础上,设计了同时考虑车辆稳定性与操纵灵活性的协同控制器,采用同样的仿真方法,验证了协同控制器的优越性。结果表明,LQR控制可以提高车辆的稳定性;LQR控制器参数与车辆稳定性存在一定的相关性;协同控制器在LQR控制器的基础上可以起到折衷车辆稳定性与操纵灵活性的作用,为车辆控制器的设计提供了参考。 

【文章来源】：石家庄铁道大学学报(自然科学版). 2020,33(01)

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

k2与β函数关系图

LQR转向控制器的设计目的是使车辆状态能够跟随理想转向模型,从而保证车辆的稳定性,即状态变量质心侧偏角与横摆角速度能够跟随理想质心侧偏角和理想横摆角速度。控制系统流程如图2所示。如图2所示,LQR控制器需要空间状态变量A、B和所选取的参数Q、R计算出最优反馈增益矩阵K,由状态量偏差与最优反馈增益K的乘积算得附加前轮转角。

表1 车辆参数表 项 汽车质量m/kg 横摆转动惯量 Iz/(kg·m2) 轴距L/m 转向传动比(方向盘-前轮) 质心到前轴距离a/m 质心到后轴距离b/m 前轮侧偏刚度 k1/(N·rad-1) 后轮侧偏刚度k2/ (N·rad-1) 数值 1 830 3 234 3.05 18 1.4 1.65 28 648 28 648在仿真验证之前,有必要对车辆的性能进行研究,选取双移线工况与72 km/h的中高车速,车辆不施加控制,采用Simulink与Carsim联合仿真进行研究。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于线控变传动比的四轮转向汽车最优控制[J]. 张庭芳,张超敏,何新毅,曲志林.  机械设计与制造. 2018(01)
[2]车辆主动前轮转向与直接横摆力矩自适应控制[J]. 桑楠,魏民祥.  交通运输工程学报. 2016(03)
[3]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[J]. 王金湘,代蒙蒙,陈南.  东南大学学报(自然科学版). 2016(03)
[4]四轮转向汽车最优转向控制研究[J]. 李辰旸,罗文广.  计算技术与自动化. 2013(04)
[5]基于主动制动的车辆稳定性系统最优控制策略[J]. 皮大伟,陈南,张丙军.  农业机械学报. 2009(11)

博士论文
[1]四轮独立驱动独立转向电动汽车控制与协调方法研究[D]. 高琳琳.吉林大学 2017

硕士论文
[1]基于卡尔曼滤波的AFS和DYC协调控制[D]. 田晨.湖南大学 2017
[2]EPS与AFS集成转向系统研究[D]. 罗才伟.重庆大学 2016



本文编号：3144536