基于滑模控制理论的线控转向车辆横摆稳定性控制系统研究

发布时间：2020-06-18 00:38

【摘要】：随着现代汽车工业的发展,人们对汽车稳定安全性提出了更高的要求。为了改善车辆在特定工况下的转向稳定性,本文主要研究线控转向车辆,把它视为被控对象,在非线性扰动观测理论和滑模控制理论的基础上,提出了一种可实施的线控转向横摆稳定控制策略。本文对线控转向汽车进行建模和侧向动力学分析,进而考虑横摆角速度和质心侧偏角对车辆横摆稳定性的影响,同时利用理想车辆模型得到期望的横摆角速度和质心侧偏角,最终确定了线控转向车辆横摆稳定控制策略。该控制策略的组成部分主要是质心侧偏角观测器、上层控制器-横摆角速度控制器和下层控制器-前轮转角控制器:1)在线性二自由度车辆模型的基础上,应用了现代观测理论构建滑模状态观测器得到车辆质心侧偏角的估计值;2)利用积分终端滑模控制理论,设计了横摆角速度控制器,其主要作用在于保证车辆实际的横摆角速度在有限时间内跟踪上期望的横摆角速度,且质心侧偏角的实际值也趋近于0,并输出修正转角_((8);3)采用鲁棒自适应滑模控制算法,设计下层控制器,保证实际前轮转角跟踪的上期望前轮转角。首先通过CarSim建立整车动力学模型,再利用Simulink搭建横摆稳定性控制系统,并将CarSim和Simulink进行联合仿真,构建出硬件在环实验平台。本文引入有无侧向风干扰,并采用斜坡输入和单移线输入两种方向盘转角输入信号,在路面摩擦系数低的道路上分别构建四组实验方案,从而对车辆进行闭环仿真测试。测试结果表明,本文提出的积分终端滑模和鲁棒自适应滑模整体控制策略确实能够保证车辆的横摆稳定性,这一结果不仅消除了传统滑模控制器中存在的抖振问题,并且具备了更强的精确性和鲁棒性。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP273;U463.4
【图文】：

究的是将质心侧偏角和横摆角速度作为进行线控车辆横摆稳定性控制研究的前提控制变量与目标。1.2 线控转向汽车及车辆横摆稳定性控制系统的研究现状1.2.1 线控转向汽车国外研究现状在国外，对于 SBW 系统的研究大致有以下几个阶段，一是相关概念的提出、二是线控转向样机的生产、三是线控转向车辆进入实车量产阶段。随着科技的发展以及各科研机构和公司对汽车转向系统进行了深入研究，到了上世纪 90 年代，SBW 系统进入全新发飞速发展阶段。知名汽车厂商，陆续推出SBW 系统的概念车。1990 年，德国的梅赛德斯奔驰公司率先推出了装有 SBW 系统的概念车F400Carving 及 R129 型概念车[1]。德国采埃孚(ZF)公司在对 EPS 系统进行深入研究之后，在 SBW 系统的研究中得到了一定的突破成果，并应用在了实际高速公路系统中，图 1.1 是采埃孚研发的 SBW 产品[2]。

究的是将质心侧偏角和横摆角速度作为进行线控车辆横摆稳定性控制研究的前提控制变量与目标。1.2 线控转向汽车及车辆横摆稳定性控制系统的研究现状1.2.1 线控转向汽车国外研究现状在国外，对于 SBW 系统的研究大致有以下几个阶段，一是相关概念的提出、二是线控转向样机的生产、三是线控转向车辆进入实车量产阶段。随着科技的发展以及各科研机构和公司对汽车转向系统进行了深入研究，到了上世纪 90 年代，SBW 系统进入全新发飞速发展阶段。知名汽车厂商，陆续推出SBW 系统的概念车。1990 年，德国的梅赛德斯奔驰公司率先推出了装有 SBW 系统的概念车F400Carving 及 R129 型概念车[1]。德国采埃孚(ZF)公司在对 EPS 系统进行深入研究之后，在 SBW 系统的研究中得到了一定的突破成果，并应用在了实际高速公路系统中，图 1.1 是采埃孚研发的 SBW 产品[2]。

【参考文献】

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1 陈虹;宫洵;胡云峰;刘奇芳;高炳钊;郭洪艳;;汽车控制的研究现状与展望[J];自动化学报;2013年04期

2 宗长富;陈国迎;梁赫奇;田承伟;杜江泽;;基于模型预测控制的汽车底盘协调控制策略[J];农业机械学报;2011年02期

3 熊璐;余卓平;姜炜;蒋造云;;基于纵向力分配的轮边驱动电动汽车稳定性控制[J];同济大学学报(自然科学版);2010年03期

4 李亮;宋健;于良耀;黄全安;;低附路面汽车动力学稳定性控制系统控制策略[J];机械工程学报;2008年11期

5 宗长富;郑宏宇;田承伟;潘钊;董益亮;袁登木;;基于直接横摆力矩控制的汽车稳定性控制策略[J];吉林大学学报(工学版);2008年05期

6 余卓平;姜炜;张立军;;四轮轮毂电机驱动电动汽车扭矩分配控制[J];同济大学学报(自然科学版);2008年08期

7 周红妮;陶健民;;质心侧偏角和横摆角速度对车辆稳定性的影响研究[J];湖北汽车工业学院学报;2008年02期

8 施国标;赵万忠;王成玲;李强;林逸;;线控转向变传动比控制对车辆操纵稳定性的影响[J];北京理工大学学报;2008年03期

9 殷云华;郑宾;郑浩鑫;;一种基于Matlab的无刷直流电机控制系统建模仿真方法[J];系统仿真学报;2008年02期

10 于良耀;宋健;王学辉;;汽车动力学稳定性控制系统试验平台[J];江苏大学学报(自然科学版);2007年02期

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2 彭莹;车辆转向稳定控制[D];浙江大学;2018年

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4 张圣道;基于扰动观测与滑模理论的IEV直接横摆力矩控制研究[D];江苏大学;2017年

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6 何铮斌;转向工况下四轮驱动汽车扭矩分配控制研究[D];重庆大学;2012年

7 张俊岩;轻型汽车线控转向系统电机匹配及控制策略研究[D];吉林大学;2008年

8 王辉;四轮转向汽车的控制研究和操纵动力学仿真分析[D];上海交通大学;2007年

9 蔡英武;线控转向系统参数与整车匹配设计的研究[D];吉林大学;2005年

本文编号：2718416