收藏本站
《重庆大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

汽车四轮转向和主动悬架的综合控制研究

董红亮  
【摘要】: 随着人们对汽车操纵稳定性、安全性、乘坐舒适性等性能要求的提高,决定这些性能的两个主要的系统——转向系统和悬架系统也取得了很大的发展,如近几十年出现的四轮转向系统、主动悬架系统等。许多研究表明,汽车的转向系统与悬架系统之间存在强耦合,彼此互相影响。对汽车转向系统和悬架系统的单独控制在理论上忽视其它子系统的存在,也忽视对其它系统性能目标的影响,其效果并不是两个子系统单独控制效果的简单叠加,往往会出现控制效果的相互削弱,有必要进行两个子系统的综合控制。针对该领域研究存在的耦合机理不清晰、协调机制不健全等关键问题开展研究,发展出一种四轮转向和主动悬架的综合控制新方法,对提高车辆的综合性能具有重要意义。 本文建立了包含四轮转向和主动悬架的整车统一动力学模型,模型包括了悬挂质量的侧向、横摆、垂直跳动、俯仰、侧倾和非悬挂质量的垂直跳动,共9个自由度。采用了能够反映轮胎非线性特性和侧向垂向耦合特性的侧向力半经验模型。对车辆动力学模型进行了试验验证。在整车9自由度模型的基础上进一步简化,分别建立了2自由度四轮转向模型和7自由度主动悬架模型,并分别设计了四轮转向和主动悬架最优控制器。建立了四轮转向系统的硬件在环仿真平台,采用步进电机作为后轮转向的执行机构,分别安装了两个角位移传感器检测前后轮转角。进行了四轮转向硬件在环仿真实验,结果表明,后轮转向的响应滞后时间小于30ms,对车辆转向系统响应的影响很小,在四轮转向的控制算法中可以不用考虑。 通过灵敏度分析,研究了转向系统和悬架系统的耦合关系。由于簧上质量的耦合作用,车辆转向时簧上质量的离心力引起车身侧倾角和内外侧车轮垂直载荷的变化。一方面,由于悬架导向系的耦合作用,车身侧倾引起车轮侧倾转向和车轮外倾,影响车辆稳态转向特性;另一方面,由于轮胎侧向垂向耦合特性,内外侧车轮垂直载荷发生变化,导致前轴或后轴等效侧偏刚度减小,影响车辆转向特性。 通过主动悬架的控制,转向时车身侧倾角明显减小,车轮侧倾转向和车轮外倾产生的侧向力也明显减小,车辆的稳态转向特性改变。考虑轮胎侧向垂向耦合特性,研究了四轮转向和主动悬架控制对车辆转向性能的影响。 提出了一种基于车身姿态控制的四轮转向和主动悬架的协调控制策略。在引入主动悬架控制的同时,引入四轮转向的控制,并且对四轮转向的控制量进行调整。在此基础上,提出了一种基于前后悬架刚度匹配的协调控制策略,得到二者综合的协调控制策略。根据车辆横摆角速度响应与参考值的偏差,对主动悬架的控制量进行调整。 通过方向盘角阶跃输入仿真,研究了采用不同控制系统时车辆的极限性能。结果表明,四轮转向系统对提高车辆极限性能几乎没有任何帮助;主动悬架系统能够有效控制轮胎垂直载荷,提高轮胎侧向力,从而显著提高车辆的极限性能;四轮转向和主动悬架的协调控制,能够提高内侧车轮垂直载荷,并合理分配前后轴轮胎侧向力,进一步提高了车辆的极限性能。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:U463.4;U463.33

手机知网App
【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 马国宸;基于分层式结构汽车底盘系统集成控制研究[D];浙江大学;2011年
2 樊香梅;基于MATLAB/Simulink和神经网络的四轮转向仿真研究[D];武汉理工大学;2011年
3 张炳超;商用车气制动ABS鲁棒控制方法研究[D];重庆大学;2011年
4 张军辉;汽车EPS动态特性及半实物仿真技术研究[D];重庆大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 常志权,罗虹,褚志刚,邓兆祥;谐波叠加路面输入模型的建立及数字模拟[J];重庆大学学报(自然科学版);2004年12期
2 刘立强,谭继锦,王启瑞,陈无畏;转向工况下汽车悬架系统动力学特性仿真[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2004年08期
3 赵君卿,王其东;汽车电动助力转向与主动悬架集成控制及其仿真[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2005年03期
4 陈龙;徐凯;江浩斌;袁传义;;车辆转向与主动悬架集成系统控制[J];江苏大学学报(自然科学版);2006年05期
5 屈求真,刘延柱,张建武;四轮转向汽车自适应模型跟踪控制研究[J];汽车工程;2000年02期
6 来飞;邓兆祥;董红亮;;基于统一模型的转向悬架系统最优综合控制方法[J];汽车工程;2007年03期
7 陈无畏,王妍旻,王其东,王启瑞,刘俊;电动助力转向与主动悬架系统多变量自适应集成控制[J];振动工程学报;2005年03期
8 李铂,耿聪,刘溧;四轮主动转向的两自由度鲁棒控制[J];中国机械工程;2004年17期
9 王启瑞,刘立强,陈无畏;基于随机次优控制的汽车电动助力转向与主动悬架集成控制[J];中国机械工程;2005年08期
10 方敏;应艳杰;汪洪波;陈无畏;;基于整车转向模型的汽车主动悬架控制研究[J];中国机械工程;2006年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡干清;王继先;;农用自动引导车视觉导航的研究[J];安徽农学通报;2008年14期
2 夏锡全;王继先;杨海东;李兆文;;自动引导车作业平台的研制[J];安徽农业大学学报;2006年03期
3 葛友刚;贾志绚;李捷;董永富;;基于ADAMS/Car的车辆频率响应仿真分析[J];辽宁科技大学学报;2012年01期
4 李军,谷中丽;汽车独立悬架簧载质量的分析计算[J];兵工学报(坦克装甲车与发动机分册);2000年02期
5 李军,孟红,张洪康,谷中丽;汽车悬架参数对操纵稳定性影响的仿真分析研究[J];车辆与动力技术;2001年04期
6 孟清华,王保国,王瑞君;基于交通安全的人-车-环境系统的研究[J];车辆与动力技术;2004年02期
7 刘青,郭孔辉;轮胎动态试验系统开发初论[J];兵工学报;1999年04期
8 孟红;项昌乐;孙旭光;李军;剧冬梅;;轮式装甲车辆不同差速器方案操纵稳定性仿真研究[J];兵工学报;2009年03期
9 崔胜民;余群;;子午线轮胎印迹内垂直应力的分布[J];北京农业工程大学学报;1993年04期
10 刘晋霞;张文明;张国芬;;铰接式自卸车操纵稳定性[J];北京科技大学学报;2007年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李韶华;杨绍普;路永婕;;三向轮胎力作用下路面的动力响应分析[A];第十三届全国非线性振动暨第十届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集[C];2011年
2 魏道高;乔明侠;周福庚;吕召全;;汽车转向轮主销内倾角设计计算[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
3 吴义虎;宋丹丹;侯志祥;袁翔;;车辆横摆角速度的广义预测控制研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 刘大学;孙振平;赵汗青;李政;贺汉根;;自主车越野纵向控制器设计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 谌彤童;戴斌;宋金泽;周力;;自主泊车系统侧向分数阶控制器设计[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
6 贾增本;解小华;连玺;刘通;;基于FPGA的汽车质心侧偏角估计器设计与实现[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
7 赵盛;刘向;赵景山;冯之敬;;汽车悬架运动学与动力学概述[A];机械动力学理论及其应用[C];2011年
8 刘献栋;丰伟;康宁;;考虑罐内液体晃动的液罐半挂汽车列车动力学仿真研究[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)下册[C];2011年
9 王洪臣;丁能根;张宏兵;;大角度路径下的单轨车辆驾驶员模型[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2007年
10 黄海波;邱小平;尹显明;罗华山;;汽车列车转向轮迹重合控制原理研究[A];成都市汽车工程学会第四届理事会议暨学术交流会论文集[C];2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 查云飞;类菱形车转向系统研究与分析[D];湖南大学;2010年
2 张永林;车辆道路数值模拟与仿真研究[D];华中科技大学;2010年
3 罗石;线控转向系统主动安全预测控制策略的研究[D];江苏大学;2010年
4 童伟;整体耦合式消扭悬架系统原理及其运动学和动力学研究[D];华南理工大学;2010年
5 褚端峰;客车行驶稳定性控制的关键技术研究[D];武汉理工大学;2010年
6 路永婕;重载汽车与路面相互作用动力学研究[D];北京交通大学;2011年
7 霍娜;轻型客车悬架系统建模及可靠性试验方法优化[D];吉林大学;2011年
8 逄淑一;面向主观评价的汽车动力学建模研究[D];吉林大学;2011年
9 张素民;汽车电控系统仿真平台的关键技术研究[D];吉林大学;2011年
10 章新杰;磁流变挤压悬置动态特性研究及其在汽车中的仿真应用[D];吉林大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵高见;装载机变速箱电控操纵系统研究[D];合肥工业大学;2010年
2 柴卫红;汽车底盘主动安全集成控制技术研究[D];长春工业大学;2010年
3 张富伟;汽车悬架转向系统仿真优化与集成设计[D];浙江大学;2010年
4 付振;基于悬架系统的车辆动力学控制仿真研究[D];浙江大学;2010年
5 马国宸;基于分层式结构汽车底盘系统集成控制研究[D];浙江大学;2011年
6 张弓;基于预决策粒子群算法的悬架仿真优化[D];浙江大学;2011年
7 张春花;汽车电动助力转向系统动态特性及控制研究[D];中南林业科技大学;2007年
8 董丹;磁流变半主动悬架系统及其控制策略研究[D];浙江大学;2011年
9 庞运;基于虚拟样机技术的整车建模及操纵稳定性研究[D];西安电子科技大学;2011年
10 王媛媛;ESP系统的制动力分配控制策略优化[D];吉林大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吕砚山,赵正琦;BP神经网络的优化及应用研究[J];北京化工大学学报(自然科学版);2001年01期
2 韩文涛;基于神经网络的四轮转向系统控制方法[J];北京汽车;2004年05期
3 李正强;张怡哲;邓建华;陈琪;;基于模型预测控制的非线性飞行控制系统研究[J];飞行力学;2009年01期
4 秦志敏,徐炳耀,周宝焜,郑灵辉;汽车转向角成比例四轮转向的探讨[J];福建农业大学学报;1999年01期
5 吴文江;郝金魁;;基于MC9S12DP256的电动助力转向系统硬件设计[J];中国工程机械学报;2006年04期
6 冯霏;刘杨;李凌轩;闻邦椿;;汽车非线性悬架最优控制的研究[J];中国工程机械学报;2010年02期
7 施国标,林逸,邹常丰,陈万忠,王望予;电动助力转向系统匹配设计的研究[J];公路交通科技;2003年05期
8 王景润,武俊峰,崔新忠;约束滚动时域预测控制的鲁棒稳定性分析[J];信息技术;2004年06期
9 崔胜民,李满天;基于神经网络的四轮转向车辆控制研究[J];哈尔滨工业大学学报;2002年03期
10 赵君卿,王其东;汽车电动助力转向与主动悬架集成控制及其仿真[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2005年03期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王纪森;非线性控制理论在防滑刹车系统中的应用研究[D];西北工业大学;2001年
2 刘照;汽车电动助力转向系统动力学分析与控制方法研究[D];华中科技大学;2004年
3 侯光钰;车辆防抱死制动系统的控制技术研究[D];东南大学;2005年
4 张伯俊;四轮转向汽车横向动力学特性及控制研究[D];天津大学;2006年
5 武建勇;提高车辆操纵稳定性的底盘集成控制系统设计与方法研究[D];上海交通大学;2008年
6 李道飞;基于轮胎力最优分配的车辆动力学集成控制研究[D];上海交通大学;2008年
7 刘国福;基于滑移率的车辆防抱死制动系统的研究[D];国防科学技术大学;2007年
8 王鹏;汽车实时动力学仿真中转向回正特征建模方法研究[D];吉林大学;2008年
9 袁朝春;电动助力转向系统μ分析与综合控制及试验研究[D];江苏大学;2007年
10 初长宝;汽车底盘系统分层式协调控制研究[D];合肥工业大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 潘汉明;基于人工神经网络的结构基础选型系统的研究[D];武汉理工大学;2003年
2 王红梅;基于DSP的四轮转向控制系统研究[D];长安大学;2004年
3 游彩霞;EPS系统对车辆操纵稳定性影响的仿真研究[D];长安大学;2005年
4 朱占胜;汽车ABS性能仿真检测系统的研发[D];广东工业大学;2006年
5 金凌鸽;统一轮胎模型与动力学软件的连接[D];吉林大学;2006年
6 蒋科军;中型货车气压ABS模糊控制的研究[D];中南林业科技大学;2006年
7 王霞;汽车防抱制动与主动前轮转向系统协调控制研究[D];合肥工业大学;2007年
8 姜宏;基于Matlab/Simulink和神经网络的四轮转向车辆控制研究[D];南京航空航天大学;2007年
9 路海峰;轻型车制动力与牵引力控制半实物仿真研究[D];吉林大学;2007年
10 孙斌;汽车底盘系统的分层集成控制研究[D];合肥工业大学;2008年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 鹿鹏程;汽车EPS控制算法研究与实现[D];重庆大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 常志权,罗虹,褚志刚,邓兆祥;谐波叠加路面输入模型的建立及数字模拟[J];重庆大学学报(自然科学版);2004年12期
2 林逸,施国标;汽车电动助力转向技术的发展现状与趋势[J];公路交通科技;2001年03期
3 宋晓琳,方其让,查正邦,李嫩;采用模糊理论的七自由度汽车主动悬架控制系统[J];湖南大学学报(自然科学版);2003年06期
4 罗雁,卫修敬,张孝祖,帅克;车辆悬架系统的能控性能观测性分析及仿真[J];江苏理工大学学报(自然科学版);2000年03期
5 刘飞,陈龙,薛念文,汪少华;半主动悬架控制及评价方法的探讨[J];江苏大学学报(自然科学版);2002年06期
6 陈龙,陈杨,江浩斌,杨谋存,汪少华;节流口可调式减振器的性能分析与试验研究[J];江苏大学学报(自然科学版);2004年03期
7 乔宇,王洪礼,竺致文,王江;汽车主动悬架非线性振动的VOFB控制[J];机械工程学报;2002年12期
8 张玉春,王良曦,丛华;汽车主动悬挂控制的研究现状和未来挑战[J];控制理论与应用;2004年01期
9 朱志刚,周凤岐;不确定性多变量系统的变结构最终滑动模态控制方案[J];控制理论与应用;1996年01期
10 陈龙,李德超,薛念文,周孔亢;车辆半主动悬架自适应模糊控制[J];农业机械学报;2001年06期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张玉璘;小波自适应控制系统及其在噪声主动控制中的应用研究[D];重庆大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 朱婉玲;汽车半主动悬架系统结构/控制集成优化研究[D];合肥工业大学;2002年
2 黄森仁;汽车电动助力转向系统(EPS)的研究[D];合肥工业大学;2003年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈家琪;周晶晶;;汽车ESP实验系统及其硬件在环仿真研究[J];上海理工大学学报;2011年02期
2 姜超;焦伟;易飞;;DCT硬件在环仿真系统平台设计[J];上海汽车;2010年10期
3 来飞;邓兆祥;董红亮;张立双;;汽车主动悬架和四轮转向系统的综合控制[J];振动与冲击;2009年04期
4 郑校英;四轮转向的基本结构与发展[J];汽车与配件;1991年04期
5 屈求真,刘延柱,张建武;四轮转向汽车自适应模型跟踪控制研究[J];汽车工程;2000年02期
6 陈黎卿;郑泉;陈无畏;王继先;夏萍;;基于ADAMS和Simulink联合仿真的主动悬架控制[J];农业机械学报;2007年04期
7 郑泉;陈黎卿;王继先;张小龙;;基于ADAMS/Car和Simulink的主动悬架遗传模糊控制[J];农业机械学报;2009年05期
8 梁正文;张云娟;;ADAMS与PRO/E的结合在汽车四轮转向模式仿真中的应用[J];交通标准化;2007年01期
9 屈进勇;;电子控制四轮转向系统工作原理及发展[J];农业装备与车辆工程;2009年06期
10 赵斌良;冷宏祥;徐玮;;基于D2P MotoHawk的混合动力系统网关设计[J];上海汽车;2010年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李寿涛;郭立书;徐辉;宗长富;施瑞康;施正堂;;基于模糊逻辑的驾驶员紧急制动意图识别[A];PCC2009—第20届中国过程控制会议论文集[C];2009年
2 严世榕;郭长福;;汽车转弯制动过程动力学仿真[A];2007系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2007年
3 张世义;李光辉;;双离合器自动变速汽车起步过程离合器模糊控制策略研究[A];2009中国控制与决策会议论文集(2)[C];2009年
4 卢磊;陈效华;刘淑娟;王秀田;;一种在汽车上应用太阳能技术的设计方案[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年
5 刘显臣;;路面噪音[A];第五届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2009年
6 蒋光福;;HyperWorks在汽车副水箱优化中的应用[A];结构及多学科优化工程应用与理论研讨会’2009(CSMO-2009)论文集[C];2009年
7 姚俊贤;刘显臣;;排气系统NVH性能设计[A];第五届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2009年
8 郭孔辉;;汽车技术的变革[A];新世纪中国城市公共交通现代化论坛论文集[C];2001年
9 张昕;杜锋;朱晓刚;;电刷镀技术在汽车后轿壳总成修复中的应用探讨[A];第四届全国表面工程学术交流大会论文集[C];2001年
10 王申;王若兰;;5月份汽车物流运量情况[A];中国物流与采购联合会会员通讯总第33期-52期(2003年2月-12月)[C];2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;四轮转向系统[N];中国汽车报;2002年
2 本报见习记者 满凯艳;路越走越宽[N];中国汽车报;2005年
3 本报记者 徐坚;好好保护汽车电瓶[N];贵阳日报;2005年
4 ;汽车选膜技巧[N];黄山日报;2005年
5 本报记者 刘冬杰;日本“汽车外交”威胁欧美利益[N];经济参考报;2005年
6 采访人 江筱湖(以下简称江) 采访人 郝明义(以下简称郝);汽车会取代步行吗?[N];中国图书商报;2005年
7 本报记者  唐铮;开着汽车去放牛[N];北京日报;2006年
8 东方汽车特约评论员 阳朔之;三大悬念困扰南京汽车[N];东方早报;2007年
9 四川 贺云 荐;误踩汽车油门控制器[N];电子报;2006年
10 记者 曹飞;“问题”汽车让张女士心烦[N];大同日报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 董红亮;汽车四轮转向和主动悬架的综合控制研究[D];重庆大学;2009年
2 郑宏宇;汽车线控转向路感模拟与主动转向控制策略研究[D];吉林大学;2009年
3 张文丰;汽车主动底盘非线性动力学研究[D];南京航空航天大学;2002年
4 杜峰;基于线控技术的四轮主动转向汽车控制策略仿真研究[D];长安大学;2009年
5 侯德藻;汽车纵向主动避撞系统的研究[D];清华大学;2004年
6 苏小平;依维柯汽车多体动力学仿真分析、优化研究及工程实现[D];南京理工大学;2004年
7 王立华;汽车螺旋锥齿轮传动耦合非线性振动研究[D];重庆大学;2003年
8 司癸卯;工程机械4WS系统及数字控制器研究[D];长安大学;2004年
9 杨诚;车外加速噪声识别与控制的研究[D];重庆大学;2004年
10 李道飞;基于轮胎力最优分配的车辆动力学集成控制研究[D];上海交通大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 乌春霞;汽车车门刚度的仿真分析与试验研究[D];吉林大学;2007年
2 张殿龙;二轴汽车制动轴载荷分配特征研究[D];东北林业大学;2009年
3 宋正华;汽车稳定性控制虚拟样车及硬件在环仿真研究[D];东南大学;2005年
4 乔明侠;基于多体动力学的汽车平顺性仿真分析及悬架参数优化[D];合肥工业大学;2005年
5 江杰;汽车 居住 环境[D];大连理工大学;2006年
6 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
7 杨孝剑;汽车电动助力转向系统的动力学分析与控制研究[D];合肥工业大学;2003年
8 赵侃;汽车液体CNG加热器的研究与开发[D];长安大学;2003年
9 张云安;汽车电动助力转向系统控制技术的研究[D];西北工业大学;2005年
10 吴丹;轻型载货汽车车外噪声的分析与控制[D];吉林大学;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026