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原文传递主动式横向稳定杆的防侧倾控制器研究及EZMP的应用

论文题名：	主动式横向稳定杆的防侧倾控制器研究及EZMP的应用
关键词：	横向稳定杆;扩展零力矩点;模糊PID控制;自抗扰控制;联合仿真;遗传算法
摘要：	当车辆在行驶的过程中，遇到颠簸的道路以及发生急转弯时，由于离心力和载荷传递的影响，非常容易发生侧翻事故。而导致发生该事故的主要原因就是汽车的侧翻稳定性较差，但是就目前而言，对于改善这项问题的研究进程较为缓慢，而随着侧翻事故的逐渐增多，该问题也逐渐引起了社会的广大关注，其中，很多国内和国外专家学者以及大学对于研究并解决该项问题做了很多探讨和试验。而横向稳定杆由于其简单有效的结构以及其较低的开发成本受到了国内外研究者的关注。本文也将从横向稳定杆的角度出发，通过对于横向稳定杆控制器的研究和设计，来提高车辆的行驶稳定性，减少侧翻事故的发生。为了利用横向稳定杆改善车辆的稳定性，本文主要做了以下研究：　　首先，为了更好对车辆的侧倾稳定性问题做研究，一种原本用于双足机器人稳定性的扩展零力矩点概念被提出来并将其用于车辆的侧倾和俯仰的评价体系之中，而为得出其在评价体系中的一般公式和所适用的情况，对其概念进行了总结和推导。最终，成功地推导出其一般公式和适用情况，并将其引入了车辆的稳定性评价体系之中，然后将其与现有的两种具有代表性的稳定性评价指标对比分析，表明该指标与其可以相互转化，证明了该指标的可靠性，也从侧面证明了侧倾评价指标具有较好的准确性和通用性。　　其次，建立了整车九自由度动力学模型，并且还构建了相应的轮胎模型以及路面激励模型，通过使用MATLAB/Simulink软件来完成上述模型的建模工作。为了确保模型的准确性，将通过实车试验来验证其模型的可靠性，本文将选择19座商用车作为本次试验的研究对象，并按照国家蛇形工况下实车试验的标准GB/T6323-2014来完成本次试验。通过将试验中收集的数据进行处理，与所搭建模型进行仿真所得到的数据进行比较分析，发现基本一致，因此，可以判断该模型可以反映车辆的真实状态，并且也可以确保该模型的准确性。　　然后，在建立的车辆九自由度动力学模型的基础上，对主动横向稳定杆经常遇到各种复杂工况的问题，设计了对于复杂工况适应性较强的模糊PID控制器，并在角阶跃输入工况下对比了控制器对车辆侧倾角以及侧倾角速度的影响，而为了进一步的提高横向稳定杆对于系统内部干扰的抑制，引入了自抗扰控制器，由于自抗扰控制器中的参数很多，一般的优化方法很难提高控制效果，本文采用了自适应遗传算法来对控制器参数进行优化，并通过Girewank、Ackley等测试函数来验证自适应遗传算法的有效性。　　最后，在Simulink中将上述建立的侧倾稳定性评价指标模型Simulink子系统、模糊PID控制器模型Simulink子系统和ADRC控制器模型Simulink子系统导入整车模型子系统，得到Trcuksim和MATLAB/Simulink的联合仿真模型。并在三种不同且易发生侧倾的工况下进行仿真，仿真参数与侧倾评价指标YEZMP数值一起对比分析，结果证明，模糊PID控制器与自抗扰控制器对于横向稳定杆防侧倾控制都有良好的效果，但经过自适应遗传算法的自抗扰控制器与模糊PID控制器相比，前者对于车辆的抗侧倾效果更为明显。
作者：	丁聪
专业：	车辆工程
导师：	潘公宇
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2021