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原文传递考虑驾驶员预瞄特性的车辆稳定控制策略

论文题名：	考虑驾驶员预瞄特性的车辆稳定控制策略
关键词：	电动汽车;操纵稳定性;控制策略;驾驶员;预瞄特性
摘要：	电动汽车在节能和环保方面具有传统汽车无法比拟的优势，已成为未来汽车技术研究的重点方向之一。同时，随着人们对汽车安全问题的重视，电动汽车的操纵稳定性研究逐渐成为该领域的热点。　　鉴于电动汽车的驱动电机系统在动力学控制方面的优越性，本文以四轮独驱电动汽车的车辆稳定控制系统作为研究对象，引进能够表征驾驶员行为特性的驾驶员模型，建立能够有效反映驾驶员操纵意图的车辆稳定控制策略，本文的主要研究工作分述如下：　　首先，建立了八自由度非线性整车动力学模型，为车辆稳定控制策略研究提供了有效的模型基础。针对四轮独驱电动汽车的整车结构，采用模块化方法对车辆的各个子系统进行建模，包括八自由度车辆模型、车轮模型、Dugoff轮胎模型以及驾驶员模型，并与车辆动力学商业仿真软件Carsim进行仿真对比，验证模型的有效性。　　其次，提出了一种考虑驾驶员预瞄特性的车辆稳定控制策略。该控制策略分为三部分：(1)理想参考模型，为车辆稳定控制策略提供精确的驾驶意图。除了传统车辆跟踪模型外，还通过驾驶员模型对驾驶员预瞄特性进行研究，建立了基于驾驶员预瞄的意图修正模型，与车辆跟踪模型组成理想参考模型，增强车辆跟踪模型输出的驾驶意图。(2)车辆稳定控制器的设计，用于计算出车辆理想响应状态所需的横摆力矩。针对理想参考模型输出的两个控制目标，采用了动态加权模糊控制方法对稳定性控制器进行设计，通过调整动态加权因子对跟踪和意图目标进行动态控制，提高控制效果。(3)基于规则的轮胎力分配策略，用于实现所需横摆力矩的轮胎力分配。根据车辆垂直载荷的变化特点，采用轴载比例的轮胎力分配策略，并进行闭环的双移线仿真试验。仿真试验结果表明，本文设计的车辆稳定控制策略满足了设计要求，相比采用传统参考模型的车辆稳定控制策略，具有更理想的车辆响应特性。　　然后，设计了一种基于优化理论的轮胎力分配策略。针对基于规则的轮胎力分配策略在极限工况下，存在分配精度不高、鲁棒性不强的问题，难以保证分配精度。同时，为了充分发挥电动汽车驱动电机系统连续可控、响应速度快、控制精度高等优点，综合考虑各车轮的约束条件，设计了以路面附着消耗率最小的轮胎力分配策略。另外，通过极限工况下单独对车轮施加驱动/制动力，研究单轮驱动/制动力对车辆横摆运动的影响，从而确定各轮附着裕量的权重系数，通过有效集二次规划理论进行求解，并对两种轮胎力分配策略进行仿真对比。仿真结果表明，基于二次规划的轮胎力分配策略能够更精确的分配轮胎力，进一步提高车辆的稳定性。　　最后，建立了基于车辆稳定控制策略的人车闭环控制系统，并通过仿真验证了所提出控制策略的有效性。经过双移线和蛇形仿真工况，进一步验证了本文所提出的车辆稳定控制策略在极限工况下，仍然可以实现驾驶员的操纵意图，增强理想参考模型输出的驾驶意图，改善了控制系统的介入时机，不仅提高了车辆的道路跟踪精度，还改善了车辆的操稳性能。
作者：	黄满洪
专业：	车辆工程
导师：	沈峘
授予学位：	硕士
授予学位单位：	南京航空航天大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文