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《吉林大学》 2011年
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基于最优滑模控制理论的车辆稳定性控制策略研究

徐明法  
【摘要】:近年来,汽车电子技术的发展带动了现代汽车技术的飞速发展,车辆稳定性控制系统(VSC)是一种新兴的主动安全控制系统,其既能防止车辆在制动或驱动时车轮打滑,又能使车辆在转向时保持方向稳定性,对于提高车辆的主动安全性具有重要作用。VSC系统是先进的机电一体化产品,其控制算法已成为国内外的研究热点。因此本文主要围绕车辆稳定性控制算法展开研究工作。 本文在借鉴国内外研究成果的基础上,以国产B级轿车为研究对象,以提高车辆稳定性控制系统的精度为目标,针对车辆稳定性控制的系统建模、质心侧偏角估计和控制策略等方面展开研究,并选取典型工况进行了离线仿真和硬件在环试验研究。结果表明:本文提出的VSC控制算法能有效地提高车辆的侧向稳定性,且对不同车速和不同附着系数路面都具有较强的适应性。全文主要内容如下: 1)车辆动力学模型 采用模块化的建模思想,建立了八自由度车辆模型,以此作为VSC仿真验证模型,并根据VSC控制算法研究的要求,建立了基于HSRI轮胎模型的二自由度双轨车辆模型及车轮旋转动力学模型,为车辆稳定性控制策略研究提供了良好的模型基础。 2)车辆稳定性控制原理分析和质心侧偏角估计 从理论上分析了车辆稳定性控制的基本原理,包括控制变量的选取及其对车辆稳定性的表征关系,并建立了横摆角速度和质心侧偏角控制准则;针对质心侧偏角直接测量难的问题,提出了基于递推最小二乘法(RLS)的质心侧偏角状态观测器估计方法,并进行了仿真研究,结果表明:该方法能有效提高非线性区内质心侧偏角的估计精度。 3) VSC控制算法研究 基于最优控制理论,建立了线性二次型调节器,实现了车辆横摆力矩的最优决策;提出了车轮滑移率分配方法,实现了横摆力矩的合理分配;应用滑模变结构控制理论建立了车轮滑移控制器,实现了VSC系统对车轮滑移率的控制,形成了一种新型的车辆稳定性控制算法。 4) VSC离线仿真研究 为验证VSC控制算法的有效性,在MATLAB/SIMULINK环境下搭建了VSC离线仿真平台,并基于该平台进行了多工况的离线仿真,仿真结果表明:该算法能有效提高车辆的侧向稳定性,且控制效果优于PID控制。 5) VSC硬件在环试验研究 为进一步验证VSC控制算法的有效性和鲁棒性,基于课题组搭建的VSC硬件在环试验台,选取典型工况进行了硬件在环试验,试验结果表明:该算法能有效地提高车辆的操纵稳定性,对不同车速和不同附着系数路面具有较好的适应性。 通过以上研究,本文可得到如下结论: (1)本文所提出的基于递推最小二乘法(RLS)的质心侧偏角状态观测器估计方法,能够很好地实现轮胎侧偏刚度和质心侧偏角相互推测的在线辨识,显著提高了质心侧偏角的估计精度。估计结果对VSC控制策略具有较高的参考价值。 (2)本文基于最优控制理论和线性二自由度双轨车辆模型,规划出了车轮的最优滑移率,并应用滑模变结构控制方法建立了车轮滑移控制器,实现了对车轮滑移率的有效控制,防止车轮进入不稳定区域。离线仿真和硬件在环试验都表明:本文所提出的VSC控制算法能有效地提高车辆的侧向稳定性,且具有较强的适应性。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:U461.6

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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【参考文献】
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10 管力明;林剑;胡更生;;基于滑模控制的无轴单张纸输纸机同步控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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4 刘巍;轻型汽车转向稳定性控制算法及硬件在环试验台研究[D];吉林大学;2007年
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6 尹永生 肖宇;中国一汽驶出“陆地巡洋舰”[N];中国工业报;2003年
7 本报记者 宋凤珠;北京国际车展新技术扫描[N];中国汽车报;2002年
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9 付于武;大力发展汽车电子技术提升汽车产业水平[N];中国电子报;2003年
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1 荣兵;ABS控制下车辆制动稳定性仿真分析[D];西华大学;2010年
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