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基于汽车失稳边界分析的操纵稳定性控制
| 论文题名： | 基于汽车失稳边界分析的操纵稳定性控制 |
| 关键词： | 行驶状态;分岔理论;失稳边界;操纵稳定性控制;汽车系统 |
| 摘要： | 车速转向角以及加速度是引起汽车状态变化的最直接的且驾驶员可以控制的输入变量,而且目前汽车的电子稳定性控制系统有相关的传感器对汽车的转向角、车速等行驶状态进行测量,故研究汽车的行驶输入状态对于汽车系统的稳定影响,能够为稳定性控制提供很好的控制依据。 本文首先从动力学上以及结构上分析了底盘子系统间的耦合关系,并根据实际的汽车进行简化建立汽车物理模型。根据物理模型,确定其自由度,利用Newton-Euler定理建立系统的动力学模型。另外为了动力学稳定性分析以及操纵稳定性控制的研究,引入了Dugoff轮胎模型。为了更好地仿真操纵控制时的实际汽车操作状态,引入了最优道路预跟踪驾驶员模型,来构造闭环控制汽车系统。 接着根据整车动力学模型,建立半车模型,并建立其Simulink模型,进行动力学仿真,了解转向角,车速以及加速度对操纵稳定性的影响。另外建立七自由度的整车模型,研究转向角、车速以及加速度对悬架系统性能的影响,并进一步分析其对操纵稳定性的影响。 然后,根据车轮的动力学状态,将汽车行驶的状态分为线性区域、非线性区域和附着极限外的区域;根据控制理论的稳定性定义,将汽车行驶状态的区域分为稳定区域与非稳定区域。利用Dugoff轮胎模型,可以求解轮胎的线性和附着极限边界,从而确定汽车的线性和非线性行驶状态区域。分别利用Routh稳定判据和非线性系统平衡点处分岔理论分别求解行驶状态转向角与加速度的稳定域边界和转向角与车速的极限失稳边界。 最后,根据汽车行驶状态失稳边界的分析,分别针对汽车在制动转向和匀速转向工况下,设计操纵稳定性控制器。在匀速状况下根据汽车的状态响应,设计上层协调控制器,上层控制器通过分配下层控制器产生横摆力矩的权值,从而实现协调控制的目的。主动悬架系统采用LQG控制器,通过控制各个悬架作动力,产生相应的侧倾力矩,来补偿横摆力矩。ESP采用滑模控制器,通过对滑移面的调整,实现横摆力矩的调整。并通过建立simulink模型进行仿真验证。 |
| 作者： | 吴静 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 陈无畏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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