收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

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

武建勇  
【摘要】: 车辆底盘集成控制是近年来汽车工程研究领域的一个热点和难点,其内涵正随着汽车动力学、现代控制理论、计算机仿真和微电子等先进技术的发展而得到不断丰富,并朝着线束控制(X-by-Wire)的方向不断发展。因此,论文分析了以往以车辆底盘各子系统为主的单独控制方式的局限性和底盘集成控制的潜在优势,并从车辆动力学本质出发,研究了车辆的四轮转向(4WS)和横摆控制力矩(DYC)的协调与集成控制机理。 通常情况下,车辆动力学控制的本质都可归结为轮胎与地面之间纵向力、侧向力和横摆力矩对车辆运动状态的控制过程。论文从车辆动力学本质出发,分析了轮胎的稳态特性与瞬态特性,建立了8自由度的整车模型,设计了集成四轮转向和横摆力矩控制的双层结构底盘集成控制系统。集成控制系统的第一层,即主环路是基于线性矩阵不等式(LMI)的H∞控制,它优化了车辆的四轮转向角和横摆控制力矩,并计算相应车轮的纵向参考滑移率;集成系统的第二层,即伺服环路是具有旋转滑动平面的滑模控制,旋转的滑动平面使系统运动状态一开始就在滑动平面上移动,减小了系统抖动,加快了响应速度,提高了控制器跟踪车轮参考滑移率的精度,使车辆的横摆力矩控制得以快速、准确地实现。在集成控制策略中用到的反馈变量如车身侧偏角在车辆实际运动中是难以用传感器进行测量的,为减小控制器设计难度,降低设计成本,论文还设计了车身侧偏角滑模观测器。通过极限操纵工况下车辆的开环与闭环仿真实验,验证了底盘集成控制系统可以显著提高车辆的操纵稳定性与主动安全性,而且滑模观测器不论在幅值还是相位上都准确跟踪了车身的实际侧偏角。 为缩短控制系统开发周期,减少实车试验带来的风险,论文基于底盘集成控制系统的基础上,建立了包含收敛场向量驾驶员模型的人-车闭环交互集成控制系统,整个闭环系统可分为内环控制回路和外环控制回路。内环控制回路即车辆底盘集成控制系统,它集成控制了4WS、DYC与TCS在纵向、侧向和横摆角速度上对车辆操纵稳定性和主动安全性的影响;外环路控制器即车辆驾驶员模型,它为底盘集成控制提供了参考控制变量,和车辆的参考行驶路径跟踪。通过S弯转路径的人-车闭环交互集成控制的仿真试验,验证了基于底盘集成控制的人-车闭环控制系统不但可以提高车辆的操纵稳定性与主动安全性,而且还可以提高车辆的路径跟踪能力,减轻驾驶员的工作强度。 论文还从硬件和软件上开发了底盘转向系电动助力转向控制系统(EPS),建立了EPS试验平台,实现了车辆底盘转向系统的助力电机输出控制。EPS系统硬件包括主控电路和驱动电路,软件则分为底层驱动程序、应用层程序和算法层程序。底盘EPS试验平台的建立,为车辆底盘转向系与制动系集成控制系统算法检验平台,即其硬件在环仿真(HIL)系统的建立打下了坚实的基础。 极限工况下车辆的开环和闭环仿真,验证了底盘集成控制对提高车辆操纵稳定性的意义。分析仿真试验结果可知,底盘各子系统的单独控制虽然在一定程度上可以提高车辆的操纵稳定性,但系统的跟踪误差相当明显,往往超出控制策略所允许的不确定上界,难以获得良好的车辆运动状态。对于集成控制车辆,系统的跟踪误差限制在了较小水平范围内,保证了系统的鲁棒性,车辆在各种极限工况下也能保证良好的操纵稳定性和路径跟踪能力。因此,车辆底盘集成控制系统的研究和车辆硬件在环仿真试验平台的开发将提高车辆行驶的主动安全性,加快控制系统的开发速度,加快车辆线控技术的实现,使未来车辆的驾驶更加安全、舒适。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 魏立新;田学静;王洪瑞;赵静波;;X-Y数控平台的智能力/位置混合控制[J];微特电机;2009年08期
2 李道飞;喻凡;;基于最优轮胎力分配的车辆动力学集成控制[J];上海交通大学学报;2008年06期
3 王金湘;陈南;殷国栋;皮大伟;;基于多主体机制的车辆主动后轮转向与ESP集成控制[J];东南大学学报(自然科学版);2010年03期
4 黄智,钟志华;独立轮电驱动车辆主动操纵稳定控制研究[J];汽车工程;2005年05期
5 郑友胜;杨剑影;王良明;马伟;;非线性滑模控制在远程制导炮弹控制器中的应用[J];弹道学报;2009年04期
6 李俊,徐德民;有界不确定性非线性系统的自适应滑模控制[J];西北工业大学学报;1998年03期
7 武志杰;郭洪艳;柳致海;陈虹;;基于xPC Target的汽车动力学HiL仿真系统设计[J];控制工程;2011年04期
8 陆华才;王鸣;刘丙友;凌有铸;;永磁直线同步电机滑模最优控制[J];电气自动化;2009年05期
9 陈龙;尤妍娴;江浩斌;牛礼民;汪若尘;;EPS与SASS的自校正集成控制仿真及试验研究[J];汽车技术;2008年05期
10 陈龙;袁传义;江浩斌;徐凯;汪少华;;汽车主动悬架与转向系统的模糊参数自调整集成控制[J];中国机械工程;2006年23期
11 陈洁;潘长鹏;顾文锦;;基于自适应模糊神经网络的反舰导弹非线性控制算法[J];弹箭与制导学报;2007年03期
12 白寒;管成;潘双夏;;基于模糊决策的推土机滑模鲁棒自适应控制[J];浙江大学学报(工学版);2009年12期
13 程路;姜长生;都延丽;张军;;基于滑模干扰观测器的近空间飞行器非线性广义预测控制[J];宇航学报;2010年02期
14 何彬,邝志彬,曹建文,吴仕明;燃料电池动力系统硬件在环仿真开发[J];微计算机信息;2004年10期
15 马良,余祖俊,史红梅;机车自动过分相装置硬件在环仿真系统研究[J];铁道机车车辆;2005年01期
16 ;Tesis DYNAware——基于Matlab/Simulink的车辆动力学实时仿真模型[J];CAD/CAM与制造业信息化;2004年03期
17 王勉华;侯媛彬;刘存利;;直流调速系统的滑模变结构控制[J];电气传动;1992年05期
18 李开生;实现滑模变结构控制直流调速系统微机系统[J];广东自动化与信息工程;1995年02期
19 冯力;滑模变结构控制系统设计[J];辽宁工学院学报;1995年01期
20 顾亮,李晓雷,黄华;空降车辆瞬态冲击的动力学研究[J];车辆与动力技术;1997年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 殷斌;冯纯伯;;线性时变系统的鲁棒自适应控制[A];1997年中国控制会议论文集[C];1997年
2 武玉强;冯纯伯;;动态不确定多变量系统的变结构控制器设计[A];1993中国控制与决策学术年会论文集[C];1993年
3 董文杰;贾英民;;H_2/H_∞混合控制的凸最优化设计[A];1996年中国控制会议论文集[C];1996年
4 张永春;霍伟;;串并联微动机器人的鲁棒控制[A];1999中国控制与决策学术年会论文集[C];1999年
5 叶庆凯;;鲁棒控制工具箱的研制[A];1995年中国控制会议论文集(上)[C];1995年
6 韩京清;张文革;高志强;;模型配置自抗扰控制器[A];1998年中国控制会议论文集[C];1998年
7 李响;郝继飞;苗见阳;;MIMO系统的广义误差反馈控制[A];1998中国控制与决策学术年会论文集[C];1998年
8 周东涛;兰维瑶;陈亚陵;;球形贮液箱液体晃动的H_∞控制器设计[A];1999中国控制与决策学术年会论文集[C];1999年
9 徐道义;钟守铭;;大系统分散控制与鲁棒控制的几个结果[A];1994年中国控制会议论文集[C];1994年
10 李树荣;田学民;张利洲;;热炉系统鲁棒控制器的设计[A];1997年中国控制会议论文集[C];1997年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 沈晓鸣;基于广义执行器—受控对象的车辆底盘集成控制的研究[D];上海交通大学;2006年
4 陈蓓;随机Markov跳跃系统的滑模控制方法研究[D];华东理工大学;2013年
5 黄自元;扫描探针显微镜智能自动化策略研究及应用[D];上海大学;2004年
6 丰保民;自由漂浮空间机器人轨迹规划与轨迹跟踪问题研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
7 蓝益鹏;永磁直线电机伺服系统鲁棒控制的研究[D];沈阳工业大学;2007年
8 刘大亮;一种球形移动机器人的运动分析与控制技术的研究[D];北京邮电大学;2009年
9 赵新华;水下超高速航行体动力学建模与控制研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
10 丛佩超;空间机械臂抓取目标的碰撞前构型规划与控制问题研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 安明伟;机床用磁悬浮系统悬浮高度的鲁棒控制研究[D];沈阳工业大学;2010年
2 李克宁;基于主从微分对策的ESP/ABS集成控制方法研究[D];吉林大学;2007年
3 杨岚;永磁直线电机伺服系统时变滑模控制[D];沈阳工业大学;2011年
4 孙静;模糊滑模控制的研究[D];北京化工大学;2003年
5 侯晓丽;奇异不确定时滞系统的鲁棒镇定与保性能控制[D];郑州大学;2004年
6 王芊;基于车辆动力学的弯坡组合路段行车仿真与安全评价[D];南昌大学;2013年
7 周颖;基于模糊滑动面的滑动模态控制方法研究[D];河北工业大学;2000年
8 王莹;新型汽车主动悬架系统及其鲁棒控制研究[D];广东工业大学;2005年
9 卜劭华;液压伺服驱动位置系统的鲁棒控制[D];燕山大学;2002年
10 秦岭;具有区域极点约束的不确定系统鲁棒控制[D];武汉科技大学;2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 马丽元;发动机拟筹资2亿元打造天然气加注集成控制系统联合研发中心[N];中国航空报;2011年
2 陈可;鲁棒控制理论及航天应用成果丰硕[N];科技日报;2006年
3 记者 胡晓峰;我国挖泥船控制系统达世界一流水平[N];中国船舶报;2007年
4 姜恩 记者 张丽辉;燕山大学关新平教授获2006年度高校自然科学一等奖[N];河北日报;2007年
5 ;我校获2008年度国家科技奖成果简介[N];新清华;2009年
6 本报记者 王素艳;丹青难写是精神[N];秦皇岛日报;2006年
7 张文强;提升安全概念 丰田铺路YARIS[N];财经时报;2007年
8 南翔;科研创新领头雁 赣鄱大地著华章[N];科技日报;2010年
9 肖箐;海尚305混合动力车上市在即[N];中国工业报;2005年
10 记者 李巍、王玉亮;河北国际商会经贸洽谈会首日结硕果[N];河北日报;2006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
  • 010-62982499
  • 010-62783978