车辆稳定系统执行器容错控制研究

发布时间：2023-12-02 16:09

　　车辆的行驶安全一直是汽车领域的重点研究问题。汽车主动安全技术随着科技的发展不断取得新的研究成果,从完全的人工驾驶,到各种辅助驾驶系统的加入,再到自动驾驶的实现,表明了汽车主动安全技术的应用对汽车领域的发展越来越重要。车辆稳定性控制是汽车主动安全技术发展过程中的重要成果,为车辆的安全运行提供了非常重要的保障作用。电子稳定控制系统(ESC)作为车辆装配的主动安全系统使车辆运行的稳定性有了显著的提高,有效地保证了车辆的驾驶安全,可以防止车辆发生转向过度、转向不足、侧翻和侧滑等驾驶事故,在很大程度上避免了人员伤亡。车辆稳定系统的某一执行器故障会导致该车轮的轮胎力突然变化,使车辆的可执行驱动空间受限,车辆的车速和前轮转角也因为执行器发生故障被限制在一定范围内,车辆因此失去行驶稳定性和驾驶安全性。本文提出了一种针对执行器故障的容错控制方法能够降低故障带来的影响,容错控制可使车辆在减性能的情况下尽量保轨迹且安全运行。本文为主动容错控制研究,车辆稳定系统的执行器故障信息假定为已知信息。本文的容错控制主要分为两部分:容错控制I为带约束的二次规划优化算法;容错控制Ⅱ为重构上层控制器和弱化控制目标。本文建立...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
    1.2 汽车的主动安全技术
        1.2.1 汽车主动安全技术的发展现状
        1.2.2 车辆稳定系统的介绍
    1.3 故障诊断与容错控制技术的介绍
        1.3.1 故障诊断技术的介绍
        1.3.2 容错控制技术的介绍
        1.3.3 车辆稳定控制的故障诊断与容错控制
    1.4 本文的主要研究内容与章节安排
    1.5 本章小结
第2章 车辆模型的建立
    2.1 车辆参考模型的建立
        2.1.1 车辆的二自由度模型
        2.1.2 车辆的参考状态量
    2.2 车辆的轮胎模型
        2.2.1 轮胎模型的基本定义
        2.2.2 轮胎模型的动力学方程
    2.3 车辆的七自由度模型
        2.3.1 车辆的三自由度模型
        2.3.2 车轮的动力学模型
        2.3.3 车辆的动力学描述
    2.4 本章小结
第3章 上层控制器的设计
    3.1 车辆稳定系统执行器故障的建模
    3.2 车辆模型的反馈线性化
        3.2.1 无故障的车辆模型
        3.2.2 执行器故障的车辆模型
    3.3 最优控制器的设计
        3.3.1 最优控制理论的概念
        3.3.2 线性二次型最优控制器的设计
    3.4 本章小结
第4章 容错控制的设计
    4.1 轮胎力容错控制可行域的构建
        4.1.1 环境约束下轮胎力的范围
        4.1.2 轮胎力容错可行域的构建
    4.2 上层输出容错控制可行域的构建
        4.2.1 纵向合力与横摆力矩的解空间
        4.2.2 侧向合力与横摆力矩的解空间
        4.2.3 车辆合力与合力矩的容错可行域
    4.3 容错控制方法的研究
        4.3.1 二次规划的轮胎力分配
        4.3.2 重构和弱化系数的调节原则
    4.4 本章小结
第5章 仿真验证及结果分析
    5.1 容错控制的方案
    5.2 仿真工况及故障信息的设置
    5.3 执行器故障与容错控制的仿真验证
        5.3.1 执行器故障后的状态变化
        5.3.2 执行器故障后的可行域变化
        5.3.3 容错控制的仿真结果与分析
    5.4 低摩擦系数容错控制的仿真验证
    5.5 本章小结
第6章 全文总结与工作展望
    6.1 全文总结
    6.2 工作展望
参考文献
作者简介及研究成果
致谢



本文编号：3870013