详情

原文传递四轮转向与直接横摆力矩控制

论文题名：	四轮转向与直接横摆力矩控制
关键词：	四轮转向汽车;七自由度模型;直接横摆力矩;滑模控制;操纵稳定性
摘要：	随着汽车工业技术的快速进步及交通条件的改善，汽车的行驶速度也越来越高，人们越来越注重高速极限工况下汽车行驶的安全性和驾驶操纵稳定性。四轮转向技术通过主动控制车辆的前后轮转角提高车辆的稳定性，直接横摆力矩控制通过控制车轮的驱动力或制动力产生附加的横摆力矩克服过度转向或不足转向，从而主动地对车辆的操纵稳定性进行控制。因此本文以四轮转向汽车为研究对象，对基于四轮转向与直接横摆力矩控制相结合的策略进行深入研究。　　首先基于车辆标准坐标系建立非线性七自由度四轮转向汽车动力学模型，同时建立了车轮动力学模型，分析车轮的转动受力状态，考虑轮胎的非线性特性的影响，引入了汽车非线性Dugoff轮胎模型，为后文验证控制器的有效性提供一个良好的仿真模型。　　其次以提高车辆高速下的操纵稳定性为目的，设计基于四轮转向与直接横摆力矩相结合的控制策略。以车辆的横摆角速度和质心侧偏角为控制变量，设计滑模控制器产生车辆转向所需的附加横摆力矩和后轮转角，并按单侧制动的方法将产生的横摆力矩分配到车辆的四个车轮上。针对七自由度模型，进行高路面系数和低路面系数的正弦工况下的时域仿真分析。仿真结果表明，基于直接横摆力矩与四轮转向相结合的控制策略有效减小了质心侧偏角，横摆角速度对理想值有很好的跟踪，提高了车辆的操纵稳定性，同时验证了横摆力矩分配的有效性。　　最后针对单侧制动方法分配力矩时，车辆的纵向速度波动较大和各车轮所需的附加力矩较大从而在紧急工况下不能够提供所需的横摆力矩的问题，对横摆力矩的分配方法进行改进，采用驱动制动协同分配的方法，将控制器产生的横摆力矩分配到四个车轮上。在相同的仿真条件下与单侧制动方法对比，仿真结果表明改进的分配方法的车辆纵向速度变化较小，各轮所需附加的横摆力矩减小，提高了车辆横摆力矩的输出能力，同时车辆的横摆角速度和质心侧偏角也很好的跟踪理想参考模型值，验证了改进分配方法的有效性，车辆的操纵稳定性进一步得到了提高。
作者：	田燃
专业：	控制理论与控制工程
导师：	肖本贤
授予学位：	硕士
授予学位单位：	合肥工业大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文