基于模糊滑模变结构的车辆横摆稳定性控制

发布时间：2017-09-30 18:24

  本文关键词：基于模糊滑模变结构的车辆横摆稳定性控制

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【摘要】：随着车辆的普及,汽车已逐渐成为有车族出门远游、走亲访友的重要代步工具,汽车在方便人们出行的同时也存在着巨大的安全隐患。尤其在高速行驶或在低附着系数路面的工况下,汽车在受到紧急转向、紧急刹车和外部干扰时,很容易失去稳定性控制,从而发生重大交通事故。因此人们越来越重视汽车的操纵稳定性,开发具有自主产权的稳定性系统对我国汽车产业的发展有着重要的研究价值和社会意义。在查阅大量相关资料的基础上,建立控制对象的模型。在基于魔术公式的基础上,选取对汽车转向特性有着重要影响的非线性轮胎模型,进而建立线性二自由度汽车参考模型和二自由度汽车动力学模型。深入分析汽车失稳的原因,得出横摆角速度和质心侧偏角是影响车辆横摆稳定性的两个重要控制变量,并探讨这两个控制变量对车辆横摆稳定性的表征关系。根据附加横摆力矩控制的稳定性思想,基于滑模变结构控制理论,分别设计横摆角速度和质心侧偏角滑模变结构控制器,针对滑模控制存在固有的抖振问题,提出模糊滑模控制策略。结合上述模型选择的控制变量和控制策略,在Matlab/Simulink中搭建仿真模块,通过前轮转角正弦输入和阶跃输入,分别在高附着系数和低附着系数路面工况下,建立滑模控制整车模型和模糊模控制整车模型,与未加控制下的整车模型进行仿真对比,结果表明本文提出的模糊滑模变结构控制策略在提高车辆操纵稳定性方面是可行的,具有重要的理论和参考价值。
【关键词】：车辆横摆稳定性 质心侧偏角 横摆角速度 模糊滑模变结构控制
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U461.6
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-15
• 1.1 论文研究的目的及意义7-8
• 1.2 车辆稳定性控制系统概述8-10
• 1.3 国内外车辆稳定性的研究现状10-12
• 1.3.1 国外研究现状10-11
• 1.3.2 国内研究现状11-12
• 1.4 车辆稳定性研究的发展趋势12-13
• 1.5 本文研究内容13-15
• 2 车辆横摆稳定性控制系统的数学模型15-30
• 2.1 轮胎模型的选择15-20
• 2.1.1 “魔术公式”模型的概述16
• 2.1.2 基于“魔术公式”模型的轮胎力特性16-20
• 2.2 线性二自由度汽车模型20-27
• 2.3 整车动力学模型27-29
• 2.4 本章小结29-30
• 3 车辆稳定性控制原理分析30-36
• 3.1 车辆失稳原因的初步探讨30-31
• 3.2 改善汽车稳定性的途径31-32
• 3.3 控制变量的选取32-35
• 3.3.1 横摆角速度与车辆横摆稳定性的关系33-34
• 3.3.2 质心侧偏角与车辆横摆稳定性的关系34-35
• 3.4 本章小结35-36
• 4 车辆横摆稳定性控制策略的研究36-47
• 4.1 模糊控制基本理论36-38
• 4.1.1 模糊控制系统的组成36
• 4.1.2 量化因子和比例因子36-38
• 4.1.3 选取模糊语言变量和隶属度函数38
• 4.2 滑模变结构控制基本原理38-41
• 4.2.1 滑动模态定义38-39
• 4.2.2 滑模变结构控制的定义39
• 4.2.3 滑模变结构控制系统的抖振问题39-40
• 4.2.4 滑模变结构控制系统的动态品质40-41
• 4.3 模糊变结构控制器设计41-46
• 4.3.1 质心侧偏角控制41-42
• 4.3.2 横摆角速速控制42-43
• 4.3.3 模糊变结构控制器设计43-46
• 4.4 本章小结46-47
• 5 操纵稳定性仿真与结果分析47-53
• 5.1 基于质心侧偏角控制下的仿真及分析47-50
• 5.1.1 正弦工况下β和γ的仿真与分析47-48
• 5.1.2 阶跃工况下β和γ的仿真与分析48-50
• 5.2 基于横摆角速度控制下的仿真及分析50-52
• 5.2.1 正弦工况下β和γ的仿真与分析50-51
• 5.2.2 阶跃工况下β和γ的仿真与分析51-52
• 5.3 本章小结52-53
• 结论53-54
• 参考文献54-57
• 攻读学位期间发表的学术论文57-58
• 致谢58-59

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本文编号：949751