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基于模糊PI控制器的爆胎车辆稳定性控制研究
| 论文题名： | 基于模糊PI控制器的爆胎车辆稳定性控制研究 |
| 关键词： | 爆胎车辆;稳定性控制;运动状态;差别制动;模糊PI控制器 |
| 摘要： | 高速行驶中的车辆发生爆胎是十分危险的状况，会给人们的生命财产造成巨大的损失，目前，国内外对车辆稳定控制系统的研究多集中于对车身的稳定性控制，而对爆胎车辆的稳定控制研究较少。考虑到车辆的爆胎过程是一个复杂的非线性过程，轮胎的力学特性会发生非常快的变化，进行理论和实验研究都非常困难，本文通过对爆胎车辆运动特性的分析，建立并验证了仿真模型，设计了爆胎车辆稳定控制系统，仿真结果表明，模糊PI控制器能够很好的控制爆胎车辆稳定性，并且能够缩短制动距离。论文主要研究内容分为两大部分： 第一部分可以概括为模型的建立和验证。主要内容有：根据对车辆运动方程的分析，建立了二、七自由度车辆模型，以二自由度模型表示理想的车辆运动状态，七自由度模型模拟爆胎车辆的运动状态，通过对比分析各种轮胎模型的特性，本文以轮胎刷子模型为基础建立了爆胎轮胎模型，并将其运用到七自由度车辆模型中计算轮胎力。根据车辆运动学公式，在MATLAB/Simulink中搭建车辆仿真模型，同时利用专业的车辆动力学仿真软件ADAMS/Car和CarSim建立车辆模型，通过对比三种软件仿真车辆双移线实验的结果，验证了Simulink中建立模型的准确性。 第二部分概括为控制系统的设计和仿真。主要内容有：通过对比质心侧偏角和横摆角速度两种车辆稳定性控制方案，根据对爆胎车辆的仿真和相平面分析，选取车辆横摆角速度值作为被控变量，控制策略选取差别制动方式，通过制动力分配来实现对爆胎车辆的稳定性控制。针对爆胎的非线性、时滞性特点，控制算法采用模糊控制，考虑到模糊控制缺少积分环节，控制欠细腻，因此，在模糊控制器的基础上“串联”了 PI控制器。根据前期建立的模型和控制系统，仿真车辆在高速直行情况下前轮和后轮发生爆胎后的运动状态，仿真结果表明，模糊PI控制器的控制效果要比模糊控制器的控制效果好，设计的模糊PI控制系统能够很好的控制爆胎车辆的稳定性，并且能够缩短制动距离。 论文的创新点包括三个方面：第一是利用轮胎刷子模型建立了爆胎轮胎模型，该模型可以反映轮胎的刚度、有效滚动半径、接地印迹长度等参数在爆胎过程中的变化；第二在Simlink中搭建了车辆七自由度模型，并通过ADAMS/Car和CarSim专业车辆动力学软件对车辆模型进行了仿真验证；最后是设计了模糊PI控制器进行爆胎车辆的稳定性控制，取得了很好的控制效果。 |
| 作者： | 周磊 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 张向文 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 桂林电子科技大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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