多轴转向车辆操纵稳定性控制策略研究

发布时间：2017-04-30 17:16

  本文关键词：多轴转向车辆操纵稳定性控制策略研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 多轴转向技术是改善车辆操纵稳定性的有效的主动底盘控制技术,可有效解决传统前轮转向车辆低速转向不灵活、中高速稳定性差的问题。目前,四轮转向控制大多是针对后轮转角的主动控制,这种方法可较好地控制车辆的一个状态变量,但不能实现多目标控制,且对于车辆在极限工况下的稳定性控制作用有限；对于三轴及以上的多轴转向技术,大多采用的是零质心侧偏角比例控制策略,控制方式较为简单,且缺乏在非线性动力学控制方面的研究。 鉴于目前状况,本文对四轮转向车辆的转角与横摆力矩联合控制策略和三轴全轮转向车辆的转角控制策略进行了研究。研究工作具体如下： (1)为解决零质心侧偏角比例控制四轮转向车辆中高速出现过度不足转向的问题,提出了在后轮转角控制基础上附加横摆力矩的控制策略,基于车辆线性二自由度模型,采用伺服跟踪最优控制算法,设计了联合最优控制系统。 (2)以提高车辆在极限工况下的稳定性为目的,对四轮转向车辆进行了非线性联合控制研究。建立了车辆的非线性整车动力学模型,基于状态调节器最优控制原理,设计了非线性联合最优控制系统。为了能更真实地反映车辆的动力学特性,运用ADAMS/Car建立了车辆虚拟样机模型,针对车辆的非线性,提出了联合模糊控制策略,设计了非线性联合模糊控制系统,采用ADAMS/Car和MATLAB/Simulink联合仿真的方法,测试了控制系统的控制效果。 (3)综合考虑三轴车辆的低速和高速性能,对其进行了全轮转向最优控制研究。建立了三轴全轮转向车辆的线性二自由度模型,运用最优控制算法,设计了全轮转向线性最优控制系统。 (4)考虑轮胎的非线性,对三轴车辆在极限工况下的稳定性进行了分析控制。建立了三轴全轮转向车辆的二自由度非线性整车动力模型,基于模糊控制理论,设计了全轮转向非线性模糊控制系统。 通过对控制系统进行仿真验证,得出如下结论：所设计的线性控制系统可有效提高车辆在正常行驶工况下的操纵稳定性,非线性控制系统可有效防止车辆在极限转向工况下发生侧滑失稳。
【关键词】：多轴转向车辆 操纵稳定性 非线性 最优控制 模糊控制
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：U461.6
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 课题研究背景及意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 四轮转向汽车控制技术国内外研究现状11-13
• 1.2.2 多轴转向汽车控制技术国内外研究现状13-14
• 1.3 本课题主要研究内容14-16
• 第二章 四轮转向车辆转角与横摆力矩线性联合最优控制16-28
• 2.1 四轮转向车辆转角与横摆力矩联合控制线性二自由度模型16-17
• 2.2 转角与横摆力矩联合最优控制系统设计17-24
• 2.2.1 伺服跟踪器的线性二次型最优控制原理18-19
• 2.2.2 控制策略分析与控制器设计19-23
• 2.2.3 控制系统仿真模型建立23-24
• 2.3 控制系统仿真及结果分析24-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 四轮转向车辆转角与横摆力矩非线性联合最优控制28-53
• 3.1 使用魔术公式的非线性轮胎模型28-31
• 3.1.1 "魔术公式"简介和轮胎力的计算29-30
• 3.1.2 轮胎图形建模30-31
• 3.2 四轮转向车辆非线性整车动力学模型31-38
• 3.2.1 车辆系统动力学和运动学分析32-34
• 3.2.2 整车图形建模34-35
• 3.2.3 整车模型仿真与分析35-38
• 3.3 四轮转向车辆单独转角控制38-42
• 3.3.1 单独后轮转角控制策略分析38-39
• 3.3.2 仿真及结果分析39-42
• 3.4 转角与横摆力矩非线性联合最优控制系统设计42-48
• 3.4.1 状态调节器的线性二次型最优控制原理42-44
• 3.4.2 车辆理想模型44-46
• 3.4.3 前馈和反馈控制器设计46-48
• 3.4.4 联合控制系统仿真模型建立48
• 3.5 联合最优控制系统仿真验证48-52
• 3.6 本章小结52-53
• 第四章 基于联合仿真技术的四轮转向车辆模糊控制53-77
• 4.1 基于ADAMS/Car的4WS车辆整车多体系统动力学模型53-58
• 4.1.1 基于ADAMS/Car的整车建模流程54
• 4.1.24 WS车辆整车建模54-58
• 4.2 转角与横摆力矩非线性联合模糊控制系统设计58-66
• 4.2.1 模糊控制的基本原理58-60
• 4.2.2 模糊控制器设计步骤60
• 4.2.3 转角与横摆力矩联合模糊控制系统设计60-66
• 4.3 ADAMS/Car与MATLAB/Simulink联合仿真66-76
• 4.3.1 联合仿真方法概述66-67
• 4.3.2 基于ADAMS/Control的虚拟样机和控制系统联合仿真实现67-71
• 4.3.3 联合仿真及结果分析71-76
• 4.4 本章小结76-77
• 第五章 三轴车辆全轮转向线性最优控制77-90
• 5.1 三轴全轮转向车辆线性二自由度模型77-78
• 5.2 全轮转向线性二次型最优控制系统设计78-85
• 5.2.1 车辆理想模型79-84
• 5.2.2 前馈和反馈控制器设计84-85
• 5.2.3 控制系统仿真模型建立85
• 5.3 控制系统仿真及结果分析85-89
• 5.3.1 低速时的仿真结果86-88
• 5.3.2 高速时的仿真结果88-89
• 5.4 本章小结89-90
• 第六章 三轴车辆全轮转向非线性模糊控制90-108
• 6.1 三轴全轮转向车辆非线性整车动力学模型90-98
• 6.1.1 车辆系统动力学和运动学分析91-95
• 6.1.2 整车图形建模95-96
• 6.1.3 整车模型仿真与分析96-98
• 6.2 全轮转向非线性模糊控制系统设计98-103
• 6.2.1 控制策略分析98
• 6.2.2 零质心侧偏角比例前馈控制器设计98-100
• 6.2.3 质心侧偏角反馈模糊控制器设计100-102
• 6.2.4 控制系统仿真模型建立102-103
• 6.3 控制系统仿真验证103-107
• 6.4 本章小结107-108
• 第七章 总结与展望108-111
• 7.1 全文总结108-110
• 7.2 研究展望110-111
• 参考文献111-114
• 致谢114-115
• 攻读硕士期间参与的项目和发表的论文115

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 张小江;高秀华;王云超;程伟峰;;多轴转向车辆模型跟踪控制分析[J];重庆大学学报;2013年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 刘芹芹;重型车辆多轴转向控制方法及仿真[D];吉林大学;2011年

2 胡国强;汽车四轮转向系统转向特性的研究[D];武汉理工大学;2012年

3 贺翠华;基于虚拟技术的多轴转向车辆操纵稳定性研究[D];山东理工大学;2012年

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7 刘云霞;基于柔性车架的多轴转向汽车操纵稳定性研究[D];武汉理工大学;2013年

8 蔡焱焱;基于线控技术的主动前轮转向的控制策略研究与实验验证[D];山东理工大学;2013年

9 李俊杰;车辆侧翻预警系统动力学仿真及算法研究[D];武汉理工大学;2013年

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本文编号：337283