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《天津大学》 2004年
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汽车四轮转向系统的动力学特性与鲁棒控制研究

张锋  
【摘要】:四轮转向(4WS)技术是具有广阔应用前景的先进技术,它作为提高汽车操 纵稳定性的一种有效手段已得到了广泛的认可。现有的汽车转向技术的研究多以 确定性模型为基础,没有充分考虑汽车转向系统所包含的丰富的不确定性因素和 非线性因素。针对这一现状,提出了本文的研究工作。 首先,本文在充分分析汽车非线性因素和不确定性因素的基础上,通过引入 汽车四轮转向系统力学模型和司机调节模型,以及汽车后轮转向对系统的影响, 建立了人—车—路五自由度的汽车四轮转向非线性闭环模型。并运用现代非线性 动力学理论对该模型进行了定性分析,指出了分岔参数(车速)变化对汽车四轮 转向系统稳定性的影响。 其次,分别针对外界干扰和轮胎参数的变化建立了汽车四轮转向系统不确定 性模型,并运用鲁棒H∞控制理论进行了理论分析和最优控制设计,从而实现了 系统鲁棒性能的增强。此外,针对基于外界干扰的不确定性模型,运用H2 / H∞混 合最优控制理论和 LMI 方法对汽车四轮转向系统进行了综合控制设计,在保证系 统整体性能的基础上,提高了系统的干扰抑制性能。最后进行了仿真计算分析, 结果表明,控制效果明显,对实际工程具有一定的指导意义。 最后,在综合考虑汽车四轮转向系统的不确定性因素和非线性因素对汽车四 轮转向系统稳定性的影响的基础上,建立了汽车四轮转向系统的非线性不确定性 模型,并运用非线性鲁棒控制理论对该模型进行了分析和简化。在此基础之上, 设计了非线性鲁棒控制器,并进行了仿真验证。结果表明,控制效果良好。 总之,本文针对 4WS 系统的不确定性因素和非线性因素,运用现代鲁棒控制 理论进行了控制设计,为进一步研究四轮转向技术奠定了基础。 本论文受国家自然科学基金项目(50075060)资助。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:U461

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