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多轴转向车辆操纵稳定性控制策略研究

李华师  
【摘要】: 多轴转向技术是改善车辆操纵稳定性的有效的主动底盘控制技术,可有效解决传统前轮转向车辆低速转向不灵活、中高速稳定性差的问题。目前,四轮转向控制大多是针对后轮转角的主动控制,这种方法可较好地控制车辆的一个状态变量,但不能实现多目标控制,且对于车辆在极限工况下的稳定性控制作用有限;对于三轴及以上的多轴转向技术,大多采用的是零质心侧偏角比例控制策略,控制方式较为简单,且缺乏在非线性动力学控制方面的研究。 鉴于目前状况,本文对四轮转向车辆的转角与横摆力矩联合控制策略和三轴全轮转向车辆的转角控制策略进行了研究。研究工作具体如下: (1)为解决零质心侧偏角比例控制四轮转向车辆中高速出现过度不足转向的问题,提出了在后轮转角控制基础上附加横摆力矩的控制策略,基于车辆线性二自由度模型,采用伺服跟踪最优控制算法,设计了联合最优控制系统。 (2)以提高车辆在极限工况下的稳定性为目的,对四轮转向车辆进行了非线性联合控制研究。建立了车辆的非线性整车动力学模型,基于状态调节器最优控制原理,设计了非线性联合最优控制系统。为了能更真实地反映车辆的动力学特性,运用ADAMS/Car建立了车辆虚拟样机模型,针对车辆的非线性,提出了联合模糊控制策略,设计了非线性联合模糊控制系统,采用ADAMS/Car和MATLAB/Simulink联合仿真的方法,测试了控制系统的控制效果。 (3)综合考虑三轴车辆的低速和高速性能,对其进行了全轮转向最优控制研究。建立了三轴全轮转向车辆的线性二自由度模型,运用最优控制算法,设计了全轮转向线性最优控制系统。 (4)考虑轮胎的非线性,对三轴车辆在极限工况下的稳定性进行了分析控制。建立了三轴全轮转向车辆的二自由度非线性整车动力模型,基于模糊控制理论,设计了全轮转向非线性模糊控制系统。 通过对控制系统进行仿真验证,得出如下结论:所设计的线性控制系统可有效提高车辆在正常行驶工况下的操纵稳定性,非线性控制系统可有效防止车辆在极限转向工况下发生侧滑失稳。


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