汽車動力學穩(wěn)定性橫擺力矩和主動轉(zhuǎn)向聯(lián)合控制策略的仿真研究.pdf

1、現(xiàn)代汽車的發(fā)展趨勢是“安全、節(jié)能、環(huán)?！?，汽車主動安全性問題是影響道路交通安全狀況的一個重要方面，而汽車穩(wěn)定性控制系統(tǒng)是提高汽車主動安全性的有效措施，也是當前國內(nèi)外的研究熱點。本文針對汽車在轉(zhuǎn)彎工況下的行駛和制動穩(wěn)定性，利用橫擺力矩和主動轉(zhuǎn)向控制技術(shù)進行汽車穩(wěn)定性控制，結(jié)合模糊控制和Fuzzy-PID控制理論，確定相關的控制策略和控制算法，對兩種控制模式單獨控制和聯(lián)合控制機理進行了研究，為提高汽車穩(wěn)定性集成控制提供了一定的研究思路。

2、 論文從車輛動力學的本質(zhì)出發(fā)，在已有的輪胎實驗數(shù)據(jù)基礎上，利用神經(jīng)網(wǎng)絡方法得到輪胎力模型的多維空間特性曲面，分析了汽車在轉(zhuǎn)彎制動時輪胎垂直載荷和側(cè)偏角變化對制動力的影響，提出了根據(jù)特性曲面尋求輪胎最佳滑移率的控制策略，并對汽車彎道制動狀況進行了仿真研究，驗證了汽車彎道制動滑移率最優(yōu)控制策略相比滑移率固定制動具有更好的制動效果。 針對汽車在轉(zhuǎn)彎制動時出現(xiàn)的側(cè)向路徑偏離狀況，根據(jù)偏離量大小，利用橫擺力矩和主動轉(zhuǎn)向兩種控制模式分別

3、進行汽車制動穩(wěn)定性控制，確立了兩種控制模式下的控制策略和控制算法，設計了模糊控制器，根據(jù)輪胎最優(yōu)滑移率變化狀況，對模糊輸出變量論域的大小按照動態(tài)比例系數(shù)進行實時在線調(diào)整，仿真實驗驗證了所提出的基于橫擺力矩和前輪主動轉(zhuǎn)向的模糊控制方法能提高汽車制動穩(wěn)定性和路徑跟蹤能力。 依據(jù)非線性輪胎模型和整車動力學模型，分析了橫擺力矩和前輪主動轉(zhuǎn)向控制模式對汽車過多和不足轉(zhuǎn)向的控制特性，選擇魯棒性強的非線性Fuzzy-PID控制技術(shù)進行汽車穩(wěn)定

4、性控制，設計了Fuzzy-PID控制器，利用汽車理想模型的橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角作為控制系統(tǒng)跟蹤對象，車輪制動力和前輪疊加轉(zhuǎn)角作為控制輸出，以輪胎最優(yōu)滑移率控制方法進行橫擺力矩穩(wěn)定性控制，以前輪疊加轉(zhuǎn)向進行主動轉(zhuǎn)向控制，按照兩種控制模式各自的控制策略分別進行了仿真實驗，驗證了Fuzzy-PID控制系統(tǒng)能使汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性。 針對橫擺力矩和主動轉(zhuǎn)向控制方法聯(lián)合控制時的耦合作用，采用對兩個子控制系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)控制來提高整車性能

5、，提出了前饋和反饋相結(jié)合的控制策略來跟蹤理想模型，依據(jù)兩種控制模式不同的適用工況，設計了聯(lián)合控制雙模糊控制器，確定了子控制系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)控制策略和切換邏輯；以橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角作為控制器輸入，以車輪制動力和前輪疊加轉(zhuǎn)角作為控制器輸出，通過調(diào)節(jié)雙模糊控制器之間的權(quán)重系數(shù)來平衡控制系統(tǒng)的聯(lián)合控制效能；對汽車角階躍輸入和變車道輸入工況下的穩(wěn)定性控制進行了仿真，并利用李雅普諾夫和相平面法研究了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對控制系統(tǒng)進行了李雅普諾夫離散