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车辆横摆稳定控制系统建模及控制方法研究
| 论文题名： | 车辆横摆稳定控制系统建模及控制方法研究 |
| 关键词： | 车辆横摆稳定控制系统;控制算法;仿真环境;ve-DYNA液压制动模块 |
| 摘要： | 基于主动制动车辆横摆稳定控制系统(Electronic Stability Program，ESP)使车辆实际横摆率跟踪驾驶员的期望值，并使车辆质心侧偏角保持在较小的范围内，能够有效改善车辆在高速转弯过程中的操纵稳定性。 构建车辆动力学仿真环境对于ESP控制算法的开发具有重要意义。液压调节单元作为ESP的执行机构，其动力学仿真模型是ESP数字仿真环境的重要组成部分。车辆动力学仿真软件ve-DYNA提供了液压制动模块的仿真模型，如何针对具体的制动系统对模型参数进行配置是制动系统建模研究中亟待解决的问题。进液阀和电动泵是ESP液压调节单元中最重要的元件，ESP系统通过电动泵实现轮缸压力的建立，通过调节进液阀的控制信号实现轮缸压力的精确控制。本文研究的内容为针对具体的ESP液压调节单元对ve-DYNA液压制动模块中进液阀和电动泵的参数进行配置。 为实现上述目的，需要对目标液压调节单元进行测试。本文将ESP液压调节单元安装到红旗7180A3E轿车液压制动系统上，利用实时系统dSPACE作为数据采集及控制端，设计液压调节单元执行元件的驱动电路并使用压力传感器对主缸、轮缸压力进行测量，构建了ESP液压调节单元测试系统。利用该测试系统重点对进液阀和电动泵的特性进行了测试，并设计了参数配置方法，基于实验数据对ve-DYNA液压制动模块中进液阀和电动泵的参数进行了配置。 建立面向控制车辆模型是设计横摆稳定控制器的基础。车辆模型建立的难点在于模型复杂会大大增加控制器设计的难度，模型简单会降低准确度，影响控制器控制效果。轮胎的侧偏特性是影响车辆侧向动力学特性最主要的因素，如何处理轮胎的侧偏特性是建立车辆模型的关键。本文使用T-S(Takagi-Sugeno)模糊模型逼近轮胎的非线性侧偏特性，进而建立了车辆二自由度T-S模糊模型。所建模型即具有简单的结构，又具有较高的准确度。 PDC(Parallel Distributed Compensation)原理将基于T-S模糊模型的控制器设计问题转化为在T-S模糊模型每项模糊规则下线性模型的控制器设计问题。本文基于车辆二自由度T-S模糊模型根据PDC原理设计了车辆横摆稳定控制器。为实现横摆率对期望值的最优跟踪，同时使质心侧偏角保持在较小的范围内，在每项模糊规则下，设计了线性二次型最优跟踪控制器求解最佳的反馈、前馈控制增益。最后使用车辆动力学仿真软件ve-DYNA，分别在干燥的柏油路面和冰雪路面上进行正弦转角实验，结果表明所设计的控制器能够显著的提高车辆的操纵稳定性。 |
| 作者： | 李强 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 麻亮 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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