某四轮转向越野车的横向稳定性协调控制仿真研究
发布时间：2022-04-23 20:16
四轮转向系统（4WS）是改善汽车转向操纵性能的重要手段之一,电子稳定性控制系统（ESC）能提高极限工况下的汽车操纵稳定性。本文针对这两个子系统如何协调控制的问题,以稳态工况下提高车辆稳定性的同时控制4WS车和前轮转向车有接近的操纵性、极限工况下ESC开始工作时两子系统能够协调工作维持较好的稳定性为目标,研究了极限工况识别和稳态及极限工况下的四轮转向的控制策略。本文的研究基于Simulink+Trucksim软件联合仿真进行分析,采用Simulink软件搭建控制策略模型,采用Trucksim软件搭建动力学模型。为了判断车辆是否横向失稳,对横向稳定性的表征状态和横向稳定性的判断依据进行了分析。对横向稳定性判断和控制中用到的但是无法直接获取的质心侧偏角和路面附着系数进行了估计,基于非线性三自由度四轮平面动力学模型,采用扩展卡尔曼滤波的方法估算了质心侧偏角;基于横向动力学状态参数对路面附着系数进行了估算。仿真结果表明,估算方法有效。对车辆稳态工况下4WS的控制策略进行了研究,采用零质心侧偏角控制和模糊控制,对两种控制方法进行了仿真对比分析,结果表明采用模糊控制的四轮转向车辆具有较小的质心侧偏角...
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景
1.2 国内外技术现状
1.2.1 四轮转向系统发展现状
1.2.2 电子稳定性控制系统发展现状
1.2.3 转向和稳定性系统集成控制的研究现状
1.3 主要研究内容
第二章 横向稳定性分析
2.1 横向稳定性表征状态
2.2 线性二自由度模型
2.3 名义横摆角速度
2.4 横向稳定性判据
2.5 本章小结
第三章 质心侧偏角和路面附着系数估计
3.1 质心侧偏角估计
3.1.1 基于扩展卡尔曼滤波的质心侧偏角估计
3.1.2 质心侧偏角估计算法的实现
3.1.3 仿真及分析
3.2 路面附着系数估计
3.2.1 估计方法分析
3.2.2 仿真及分析
3.3 本章小结
第四章 稳态工况下四轮转向控制策略
4.1 理想的车辆转向特性
4.2 四轮转向零质心侧偏角控制
4.3 四轮转向模糊控制
4.3.1 模糊控制原理
4.3.2 四轮转向模糊控制设计
4.4 仿真及分析
4.5 本章小结
第五章 极限工况下4WS和 ESC的协调控制策略
5.1 ESC控制策略
5.1.1 ESC基于横摆角速度偏差的反馈控制
5.1.2 ESC控制策略的实现
5.1.3 仿真及分析
5.2 极限工况下4WS控制策略
5.2.1 控制策略分析
5.2.2 控制策略的实现
5.2.3 仿真及分析
5.3 本章小结
第六章 全文总结
6.1 主要结论
6.2 不足与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]四轮转向车辆的操纵稳定性分析[J]. 刘刚,陈思忠,郑凯锋,王文竹. 中国机械工程. 2015(09)
[2]极限工况下车辆行驶的稳定性判据[J]. 熊璐,曲彤,冯源,邓律华. 机械工程学报. 2015(10)
[3]用于汽车稳定性控制的路面附着识别算法[J]. 李亮,朱宏军,陈杰,宋健,冉旭. 机械工程学报. 2014(02)
[4]四轮转向车辆鲁棒控制系统快速开发仿真与试验[J]. 殷国栋,陈南. 农业机械学报. 2009(11)
[5]基于扩展卡尔曼滤波的汽车质心侧偏角估计[J]. 郭孔辉,付皓,丁海涛. 汽车技术. 2009(04)
[6]四轮转向和差动制动联合控制的车辆横摆动力学[J]. 李彬,喻凡. 农业机械学报. 2008(12)
[7]基于状态反馈的四轮转向汽车最优控制[J]. 杜峰,魏朗,赵建有. 长安大学学报(自然科学版). 2008(04)
[8]车辆动力学集成控制综述[J]. 喻凡,李道飞. 农业机械学报. 2008(06)
[9]质心侧偏角和横摆角速度对车辆稳定性的影响研究[J]. 周红妮,陶健民. 湖北汽车工业学院学报. 2008(02)
[10]四轮转向控制技术的理论及应用研究[J]. 殷国栋,陈南. 山东交通学院学报. 2008(02)
博士论文
[1]四轮转向汽车侧向动力学最优控制和内外环联合控制研究[D]. 刘启佳.北京理工大学 2014
[2]车辆稳定性系统和四轮转向系统及其集成控制研究[D]. 宋宇.合肥工业大学 2012
[3]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
[4]基于自动驾驶系统的车辆纵横向运动综合控制研究[D]. 冀杰.重庆大学 2010
[5]基于线控技术的四轮主动转向汽车控制策略仿真研究[D]. 杜峰.长安大学 2009
[6]提高车辆操纵稳定性的底盘集成控制系统设计与方法研究[D]. 武建勇.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]四轮独立电动车驱动/转向/制动稳定性集成控制算法研究[D]. 刘经文.吉林大学 2012
[2]汽车稳定性控制策略的仿真研究[D]. 姚国成.吉林大学 2007
本文编号：3647908
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景
1.2 国内外技术现状
1.2.1 四轮转向系统发展现状
1.2.2 电子稳定性控制系统发展现状
1.2.3 转向和稳定性系统集成控制的研究现状
1.3 主要研究内容
第二章 横向稳定性分析
2.1 横向稳定性表征状态
2.2 线性二自由度模型
2.3 名义横摆角速度
2.4 横向稳定性判据
2.5 本章小结
第三章 质心侧偏角和路面附着系数估计
3.1 质心侧偏角估计
3.1.1 基于扩展卡尔曼滤波的质心侧偏角估计
3.1.2 质心侧偏角估计算法的实现
3.1.3 仿真及分析
3.2 路面附着系数估计
3.2.1 估计方法分析
3.2.2 仿真及分析
3.3 本章小结
第四章 稳态工况下四轮转向控制策略
4.1 理想的车辆转向特性
4.2 四轮转向零质心侧偏角控制
4.3 四轮转向模糊控制
4.3.1 模糊控制原理
4.3.2 四轮转向模糊控制设计
4.4 仿真及分析
4.5 本章小结
第五章 极限工况下4WS和 ESC的协调控制策略
5.1 ESC控制策略
5.1.1 ESC基于横摆角速度偏差的反馈控制
5.1.2 ESC控制策略的实现
5.1.3 仿真及分析
5.2 极限工况下4WS控制策略
5.2.1 控制策略分析
5.2.2 控制策略的实现
5.2.3 仿真及分析
5.3 本章小结
第六章 全文总结
6.1 主要结论
6.2 不足与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]四轮转向车辆的操纵稳定性分析[J]. 刘刚,陈思忠,郑凯锋,王文竹. 中国机械工程. 2015(09)
[2]极限工况下车辆行驶的稳定性判据[J]. 熊璐,曲彤,冯源,邓律华. 机械工程学报. 2015(10)
[3]用于汽车稳定性控制的路面附着识别算法[J]. 李亮,朱宏军,陈杰,宋健,冉旭. 机械工程学报. 2014(02)
[4]四轮转向车辆鲁棒控制系统快速开发仿真与试验[J]. 殷国栋,陈南. 农业机械学报. 2009(11)
[5]基于扩展卡尔曼滤波的汽车质心侧偏角估计[J]. 郭孔辉,付皓,丁海涛. 汽车技术. 2009(04)
[6]四轮转向和差动制动联合控制的车辆横摆动力学[J]. 李彬,喻凡. 农业机械学报. 2008(12)
[7]基于状态反馈的四轮转向汽车最优控制[J]. 杜峰,魏朗,赵建有. 长安大学学报(自然科学版). 2008(04)
[8]车辆动力学集成控制综述[J]. 喻凡,李道飞. 农业机械学报. 2008(06)
[9]质心侧偏角和横摆角速度对车辆稳定性的影响研究[J]. 周红妮,陶健民. 湖北汽车工业学院学报. 2008(02)
[10]四轮转向控制技术的理论及应用研究[J]. 殷国栋,陈南. 山东交通学院学报. 2008(02)
博士论文
[1]四轮转向汽车侧向动力学最优控制和内外环联合控制研究[D]. 刘启佳.北京理工大学 2014
[2]车辆稳定性系统和四轮转向系统及其集成控制研究[D]. 宋宇.合肥工业大学 2012
[3]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
[4]基于自动驾驶系统的车辆纵横向运动综合控制研究[D]. 冀杰.重庆大学 2010
[5]基于线控技术的四轮主动转向汽车控制策略仿真研究[D]. 杜峰.长安大学 2009
[6]提高车辆操纵稳定性的底盘集成控制系统设计与方法研究[D]. 武建勇.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]四轮独立电动车驱动/转向/制动稳定性集成控制算法研究[D]. 刘经文.吉林大学 2012
[2]汽车稳定性控制策略的仿真研究[D]. 姚国成.吉林大学 2007
本文编号：3647908
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