车辆AFS与ESP及其协调控制/集成控制研究
发布时间：2021-12-25 02:01
车辆的安全性及操纵稳定性对汽车来说尤为重要。国内外专家和学者们不断地研究和改进主动前轮转向系统(Active Front Steering,以下简称AFS)与电子车身稳定系统(Electronic Stability Program,以下简称ESP),AFS与ESP联合控制已成为未来车辆控制技术的发展方向。本文结合国内外研究现状,分析AFS与ESP控制原理,实现对AFS与ESP的协调/集成控制。具体工作内容如下:(1)考虑车辆的纵向、侧向和横摆运动及四个车轮绕其中心轴线的回转运动,建立七自由度整车模型。考虑轮胎受非线性因素的影响,采用Dugoff轮胎模型分析轮胎受力。基于线性二自由度参考模型,考虑轮胎侧偏力达到侧向附着极限的情况,确定了横摆角速度与质心侧偏角的理想值。(2)基于以上模型,以横摆角速度为控制目标,采用PID控制、积分分离PID控制、模糊控制、模糊PID控制、线性二次型最优控制及滑模控制原理设计AFS。(3)考虑到直接测量车辆质心侧偏角难度较大且路面附着系数受路面变化的影响,分别根据线性扩张观测原理估计车辆质心侧偏角,利用模糊辨识原理估计轮胎-路面附着系数,并进行仿真验证。...
【文章来源】： 河南理工大学河南省
【文章页数】：114 页
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
1.1 AFS及 ESP研究目的及意义
1.2 AFS及 ESP国内外研究现状
1.2.1 AFS国内外研究现状
1.2.2 ESP国内外研究现状
1.2.3 协调控制/集成控制技术国内外研究现状
1.3 参数估计国内外研究现状
1.3.1 质心侧偏角估计现状
1.3.2 横摆角速度估计现状
1.3.3 路面附着系数估计现状
1.3.4 其他状态参数估计现状
1.4 本章小结
2 车辆动力学模型建模
2.1 整车模型
2.1.1 七自由度整车模型
2.1.2 七自由度整车模型Simulink设计
2.2 轮胎模型
2.2.1 轮胎受力分析
2.2.2 基于Simulink的轮胎模型设计
2.3 参考模型
2.4 本章小结
3 主动前轮转向系统设计
3.1 AFS控制系统结构
3.2 AFS闭环PID控制器设计
3.2.1 PID控制原理
3.2.2 基于Simulink的 AFS闭环PID控制器设计
3.3 AFS闭环积分分离式PID控制器设计
3.3.1 积分分离式PID控制原理
3.3.2 基于Simulink的 AFS闭环积分分离式PID控制器设计
3.4 AFS闭环模糊控制器设计
3.4.1 模糊理论
3.4.2 模糊控制器组成及作用
3.4.3 基于Simulink的 AFS闭环模糊控制器设计
3.5 AFS闭环自适应模糊PID控制器设计
3.5.1 自适应模糊PID控制器组成及作用
3.5.2 基于Simulink的 AFS闭环自适应模糊PID控制器设计
3.6 AFS闭环线性二次型最优控制控制器设计
3.6.1 线性二次型最优控制原理
3.6.2 基于MATLAB/Simulink的 AFS闭环最优控制器设计
3.7 AFS闭环滑模控制器设计
3.7.1 滑模控制原理
3.7.2 滑模控制系统抖振抑制
3.7.3 基于MATLAB/Simulink的 AFS闭环滑模控制器设计
3.8 AFS控制系统仿真及结果分析
3.8.1 双移线输入仿真
3.8.2 正弦输入仿真
3.9 本章小结
4 电子车身稳定系统设计
4.1 车辆稳定性状态分析
4.1.1 车辆失稳原因及稳定性控制方法
4.1.2 横摆角速度对车辆稳定性的影响
4.1.3 质心侧偏角对车辆稳定性的影响
4.2 车辆状态参数估计概述
4.3 路面附着系数估计
4.3.1 基于模糊逻辑的路面附着系数估计
4.3.2 路面附着系数估计仿真
4.3.3 路面附着系数估计硬件在环验证
4.4 质心侧偏角估计
4.4.1 基于线性扩张状态观测器的质心侧偏角估计
4.4.2 线性扩张观测器参数优化
4.4.3 质心侧偏角估计仿真
4.5 目标制动力矩分配策略
4.5.1 制动车轮选择
4.5.2 制动力矩计算
4.6 车辆ESP系统控制策略实现
4.6.1 基于PID控制的ESP控制器设计
4.6.2 基于模糊逻辑控制的ESP控制器设计
4.6.3 基于模糊PID控制的ESP控制器设计
4.6.4 基于滑模控制的ESP控制器设计
4.6.5 基于轮胎侧偏刚度自适应控制的ESP控制器设计
4.7 ESP控制系统仿真及结果分析
4.7.1 双移线工况仿真
4.7.2 正弦输入仿真
4.8 本章小结
5 AFS与 ESP协调控制/集成控制研究
5.1 AFS与 ESP协调控制
5.1.1 AFS与 ESP协调控制策略
5.1.2 AFS与 ESP协调控制器设计
5.2 AFS与 ESP集成控制
5.3 AFS与 ESP协调控制及集成控制仿真
5.3.1 侧向风工况仿真
5.3.2 正弦迟滞工况仿真
5.3.3 双移线工况仿真
5.4 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑侧倾影响的汽车横摆角速度与质心侧偏角滤波估计 [J]. 陈学文,周越,张进国. 汽车技术. 2017(11)
[2]复杂工况下基于最佳滑移率的汽车牵引力控制算法 [J]. 刘刚,靳立强,陈鹏飞. 吉林大学学报(工学版). 2016(05)
[3]主动前轮转向模糊控制策略的设计 [J]. 张红党,杨宏图,王峰. 农业装备与车辆工程. 2016(04)
[4]基于BP神经网络的汽车横摆角速度估计 [J]. 王德军,王晰聪,杜婉彤. 吉林大学学报(信息科学版). 2016(01)
[5]Fuzzy Identification Based on Tire/Road Adhesion Feature [J]. WANG Feng,FAN Xiao-bin,ZHANG Ye-ming,JIN Ke,YANG Fei. Computer Aided Drafting,Design and Manufacturing. 2015(01)
[6]Generalized Internal Model Robust Control for Active Front Steering Intervention [J]. WU Jian,ZHAO Youqun,JI Xuewu,LIU Yahui,ZHANG Lipeng. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2015(02)
[7]汽车操纵稳定性仿真用轮胎模型的研究 [J]. 来飞,黄超群. 机械. 2014(02)
[8]采用UKF算法估计路面附着系数 [J]. 林棻,黄超. 哈尔滨工业大学学报. 2013(07)
[9]基于LabVIEW的ESP硬件在环仿真实验台开发及仿真研究 [J]. 高明,赵楠,张荣芸. 汽车零部件. 2013(06)
[10]基于HSRI模型的参数自适应质心侧偏角观测器的设计 [J]. 罗文发,吴光强,郑松林. 汽车工程. 2013(03)
博士论文
[1]基于直接横摆力矩控制的车辆稳定性研究[D]. 刘翔宇.合肥工业大学. 2010
[2]汽车电子稳定性系统质心侧偏角估计与控制策略研究[D]. 付皓.吉林大学. 2008
[3]双轴汽车电子稳定性协调控制系统研究[D]. 郭建华.吉林大学. 2008
[4]基于滑移率的车辆防抱死制动系统的研究[D]. 刘国福.国防科学技术大学. 2007
[5]滑模变结构的智能控制理论与应用研究[D]. 张昌凡.湖南大学. 2001
硕士论文
[1]基于横摆特性的横摆力矩与主动前轮转向集成控制策略研究[D]. 魏高琳.吉林大学. 2018
[2]汽车主动前轮转向系统的控制研究[D]. 牛加飞.长春工业大学. 2017
[3]基于卡尔曼滤波的AFS和DYC协调控制[D]. 田晨.湖南大学. 2017
[4]基于迭代扩展卡尔曼辅助粒子滤波的车辆质心侧偏角观测[D]. 李志鹏.燕山大学. 2017
[5]基于ESP的车辆稳定性控制策略研究[D]. 韩顺.江苏大学. 2016
[6]主动前轮转向汽车稳定性控制研究[D]. 毕文.江西理工大学. 2015
[7]汽车ESP控制策略及基于ESP/ABS集成控制研究[D]. 龙少雄.吉林大学. 2014
[8]基于差动制动的客车电子稳定系统控制策略研究[D]. 李海辉.长安大学. 2014
[9]汽车主动前轮转向系统控制策略研究[D]. 张宗强.南京航空航天大学. 2014
[10]基于Bang-Bang与PID控制的重型汽车ABS仿真研究与爆胎分析[D]. 胡彬.石家庄铁道大学. 2014
本文编号：3551591
【文章来源】： 河南理工大学河南省
【文章页数】：114 页
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
1.1 AFS及 ESP研究目的及意义
1.2 AFS及 ESP国内外研究现状
1.2.1 AFS国内外研究现状
1.2.2 ESP国内外研究现状
1.2.3 协调控制/集成控制技术国内外研究现状
1.3 参数估计国内外研究现状
1.3.1 质心侧偏角估计现状
1.3.2 横摆角速度估计现状
1.3.3 路面附着系数估计现状
1.3.4 其他状态参数估计现状
1.4 本章小结
2 车辆动力学模型建模
2.1 整车模型
2.1.1 七自由度整车模型
2.1.2 七自由度整车模型Simulink设计
2.2 轮胎模型
2.2.1 轮胎受力分析
2.2.2 基于Simulink的轮胎模型设计
2.3 参考模型
2.4 本章小结
3 主动前轮转向系统设计
3.1 AFS控制系统结构
3.2 AFS闭环PID控制器设计
3.2.1 PID控制原理
3.2.2 基于Simulink的 AFS闭环PID控制器设计
3.3 AFS闭环积分分离式PID控制器设计
3.3.1 积分分离式PID控制原理
3.3.2 基于Simulink的 AFS闭环积分分离式PID控制器设计
3.4 AFS闭环模糊控制器设计
3.4.1 模糊理论
3.4.2 模糊控制器组成及作用
3.4.3 基于Simulink的 AFS闭环模糊控制器设计
3.5 AFS闭环自适应模糊PID控制器设计
3.5.1 自适应模糊PID控制器组成及作用
3.5.2 基于Simulink的 AFS闭环自适应模糊PID控制器设计
3.6 AFS闭环线性二次型最优控制控制器设计
3.6.1 线性二次型最优控制原理
3.6.2 基于MATLAB/Simulink的 AFS闭环最优控制器设计
3.7 AFS闭环滑模控制器设计
3.7.1 滑模控制原理
3.7.2 滑模控制系统抖振抑制
3.7.3 基于MATLAB/Simulink的 AFS闭环滑模控制器设计
3.8 AFS控制系统仿真及结果分析
3.8.1 双移线输入仿真
3.8.2 正弦输入仿真
3.9 本章小结
4 电子车身稳定系统设计
4.1 车辆稳定性状态分析
4.1.1 车辆失稳原因及稳定性控制方法
4.1.2 横摆角速度对车辆稳定性的影响
4.1.3 质心侧偏角对车辆稳定性的影响
4.2 车辆状态参数估计概述
4.3 路面附着系数估计
4.3.1 基于模糊逻辑的路面附着系数估计
4.3.2 路面附着系数估计仿真
4.3.3 路面附着系数估计硬件在环验证
4.4 质心侧偏角估计
4.4.1 基于线性扩张状态观测器的质心侧偏角估计
4.4.2 线性扩张观测器参数优化
4.4.3 质心侧偏角估计仿真
4.5 目标制动力矩分配策略
4.5.1 制动车轮选择
4.5.2 制动力矩计算
4.6 车辆ESP系统控制策略实现
4.6.1 基于PID控制的ESP控制器设计
4.6.2 基于模糊逻辑控制的ESP控制器设计
4.6.3 基于模糊PID控制的ESP控制器设计
4.6.4 基于滑模控制的ESP控制器设计
4.6.5 基于轮胎侧偏刚度自适应控制的ESP控制器设计
4.7 ESP控制系统仿真及结果分析
4.7.1 双移线工况仿真
4.7.2 正弦输入仿真
4.8 本章小结
5 AFS与 ESP协调控制/集成控制研究
5.1 AFS与 ESP协调控制
5.1.1 AFS与 ESP协调控制策略
5.1.2 AFS与 ESP协调控制器设计
5.2 AFS与 ESP集成控制
5.3 AFS与 ESP协调控制及集成控制仿真
5.3.1 侧向风工况仿真
5.3.2 正弦迟滞工况仿真
5.3.3 双移线工况仿真
5.4 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑侧倾影响的汽车横摆角速度与质心侧偏角滤波估计 [J]. 陈学文,周越,张进国. 汽车技术. 2017(11)
[2]复杂工况下基于最佳滑移率的汽车牵引力控制算法 [J]. 刘刚,靳立强,陈鹏飞. 吉林大学学报(工学版). 2016(05)
[3]主动前轮转向模糊控制策略的设计 [J]. 张红党,杨宏图,王峰. 农业装备与车辆工程. 2016(04)
[4]基于BP神经网络的汽车横摆角速度估计 [J]. 王德军,王晰聪,杜婉彤. 吉林大学学报(信息科学版). 2016(01)
[5]Fuzzy Identification Based on Tire/Road Adhesion Feature [J]. WANG Feng,FAN Xiao-bin,ZHANG Ye-ming,JIN Ke,YANG Fei. Computer Aided Drafting,Design and Manufacturing. 2015(01)
[6]Generalized Internal Model Robust Control for Active Front Steering Intervention [J]. WU Jian,ZHAO Youqun,JI Xuewu,LIU Yahui,ZHANG Lipeng. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2015(02)
[7]汽车操纵稳定性仿真用轮胎模型的研究 [J]. 来飞,黄超群. 机械. 2014(02)
[8]采用UKF算法估计路面附着系数 [J]. 林棻,黄超. 哈尔滨工业大学学报. 2013(07)
[9]基于LabVIEW的ESP硬件在环仿真实验台开发及仿真研究 [J]. 高明,赵楠,张荣芸. 汽车零部件. 2013(06)
[10]基于HSRI模型的参数自适应质心侧偏角观测器的设计 [J]. 罗文发,吴光强,郑松林. 汽车工程. 2013(03)
博士论文
[1]基于直接横摆力矩控制的车辆稳定性研究[D]. 刘翔宇.合肥工业大学. 2010
[2]汽车电子稳定性系统质心侧偏角估计与控制策略研究[D]. 付皓.吉林大学. 2008
[3]双轴汽车电子稳定性协调控制系统研究[D]. 郭建华.吉林大学. 2008
[4]基于滑移率的车辆防抱死制动系统的研究[D]. 刘国福.国防科学技术大学. 2007
[5]滑模变结构的智能控制理论与应用研究[D]. 张昌凡.湖南大学. 2001
硕士论文
[1]基于横摆特性的横摆力矩与主动前轮转向集成控制策略研究[D]. 魏高琳.吉林大学. 2018
[2]汽车主动前轮转向系统的控制研究[D]. 牛加飞.长春工业大学. 2017
[3]基于卡尔曼滤波的AFS和DYC协调控制[D]. 田晨.湖南大学. 2017
[4]基于迭代扩展卡尔曼辅助粒子滤波的车辆质心侧偏角观测[D]. 李志鹏.燕山大学. 2017
[5]基于ESP的车辆稳定性控制策略研究[D]. 韩顺.江苏大学. 2016
[6]主动前轮转向汽车稳定性控制研究[D]. 毕文.江西理工大学. 2015
[7]汽车ESP控制策略及基于ESP/ABS集成控制研究[D]. 龙少雄.吉林大学. 2014
[8]基于差动制动的客车电子稳定系统控制策略研究[D]. 李海辉.长安大学. 2014
[9]汽车主动前轮转向系统控制策略研究[D]. 张宗强.南京航空航天大学. 2014
[10]基于Bang-Bang与PID控制的重型汽车ABS仿真研究与爆胎分析[D]. 胡彬.石家庄铁道大学. 2014
本文编号：3551591
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