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基于路面附着系数估计的汽车4WS与ESP系统的协同控制研究
| 论文题名： | 基于路面附着系数估计的汽车4WS与ESP系统的协同控制研究 |
| 关键词： | 汽车四轮转向系统;车身电子稳定系统;模糊控制;路面附着系数;扩展卡尔曼滤波;协同控制 |
| 摘要： | 本文考虑汽车4WS(Four Wheel Steering)系统在极限工况下的局限性，提出汽车4WS和ESP(Electronic Stability Program)系统协同控制来使4WS汽车在极限条件下更加稳定。由于路面状况对汽车4WS与ESP系统的工作效果的影响较大，本文采用扩展卡尔曼滤波法对路面附着系数进行估计，并用MATLAB编程验证了此方法的有效性。并基于不同的路面附着系数进行了4WS与ESP系统的协同控制策略的设计，设计模糊协同控制器，通过CARSIM与MATLAB/Simulink联合仿真，进行对比，仿真结果表明汽车4WS与ESP系统协同控制策略的效果相比单独的4WS与ESP极大地提高了汽车的操纵稳定性。本文的具体内容如下: (1)确定稳定性控制参数，建立汽车整车动力学模型和参考模型，并通过模拟仿真，将实际模型与参考模型进行对比研究，验证了参考模型的准确性和实用性。 (2)通过一定的模糊控制策略，分别设计汽车4WS与汽车ESP系统模糊控制器，并分别进行模拟仿真，验证模糊控制的可行性。进而验证单独的汽车4WS系统与单独的ESP系统能在一定程度上提高汽车的操纵稳定性。 (3)在分析汽车4WS系统的局限性的基础上，考虑到不同路面附着系数对汽车4WS系统的影响。本文引入了扩展卡尔曼滤波算法，来估计路面附着系数，并通过MATLAB/Simulink与CARSIM联合仿真由可测得的参数进行路面附着系数的实时估计，验证了扩展卡尔曼滤波算法的准确性，为后文的基于路面附着系数的汽车4WS与ESP系统的协同控制奠定基础。 (4)在MATLAB/Simulink中搭建4WS系统与ESP系统协同控制模型，并与单独控制进行仿真对比研究，结果验证了协同控制的有效性。在此基础上，分析了路面附着系数对汽车4WS系统的影响，从而引入路面附着系数对汽车4WS以ESP系统的协同控制进行优化设计，仿真结果表明，该优化策略能有效改善汽车的操纵稳定性。 本文基于路面附着系数的估计进行了汽车4WS与ESP系统的协同控制研究，该控制策略相比单独的4WS与ESP系统极大地改善了汽车的操纵稳定性，具有很大的参考价值与研究意义。 |
| 作者： | 侯艳丽 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 杨英 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 学位年度： | 2019 |
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