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原文传递四轮转向汽车控制方法研究

论文题名：	四轮转向汽车控制方法研究
关键词：	四轮转向汽车;控制方法;操纵动力学模型;质心侧偏角
摘要：	随着科学技术的发展，市场对汽车性能的要求也越来越高，汽车的操纵稳定性，成为当代汽车研究的一个重要方面。转向系的好坏直接影响到汽车的操纵稳定性、转向轻便性以及驾驶员的工作强度和工作效率，与前轮转向系统相比，四轮转向系统（4WS）能够使汽车具有更好的循迹能力和操纵稳定性。本文设计了新的4WS控制策略，采用不同的控制理论对4WS控制方法进行了研究。　　在分析轮胎侧偏特性基础上，建立了反应车辆的垂向与侧向耦合作用的轮胎半经验模型；分析整车受力，建立了包括侧向运动、横摆运动和车身侧倾运动的三自由度4WS汽车操纵动力学模型。　　基于所建立的三自由度4WS汽车操纵动力学模型，结合非线性的轮胎半经验模型，设计了4WS“前轮转角补偿+主动后轮控制”控制策略。基于横摆角速度误差反馈信息对前轮转角进行补偿，同时基于当前运动状态信息的反馈控制使后轮开始主动转向。这与通常4WS控制策略上有很大的不同。在此过程中，建立起能够反应4WS需要的理想参考模型，经验证具有较高的准确度。　　对线性二次最优、极点配置、稳定度设计等算法进行了研究，得到了加权矩阵、极点位置及稳定度选择的一些规律，并把这些算法运用于4WS控制器的设计，取得了很好的效果。将时间加权的误差绝对值积分（ITAE）准则引入到4WS汽车质心侧偏角的控制，仿真表明，质心侧偏角稳态值能够稳定到零。　　将汽车作为不确定性对象，进行了4WS鲁棒控制研究。针对外扰不确定性和未建模动态等不确定因素，设计了的?综合鲁棒控制器。仿真结果表明：所设计的?综合鲁棒控制器在改善汽车操纵稳定性方面性能优良，并且大大增强了汽车鲁棒性能。　　研究表明：“前轮转角补偿+主动后轮控制”控制策略在4WS汽车运用是成功的，前轮转角的补偿使横摆角速度有效的跟踪了理想参考模型，后轮的主动转向保证了汽车的操纵稳定性。在改善汽车操纵稳定性方面，ITAE效果最好，能够使质心侧偏角稳态值稳定到零；稳定度设计法和极点配置法由于对线性二次最优算法进行了优化，取得了更好的控制效果，但要注意极点位置配置的合理性。?综合鲁棒控制改善汽车操纵稳定性的同时也增强了汽车鲁棒性能。
作者：	邓海涛
专业：	车辆工程
导师：	罗虹
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆大学
学位年度：	2008
正文语种：	中文