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线控四轮转向汽车操纵稳定性控制研究
| 论文题名： | 线控四轮转向汽车操纵稳定性控制研究 |
| 关键词： | 汽车线控四轮转向系统;操纵稳定性;侧向动力学;协调控制 |
| 摘要： | 近年来，随着电子科技的不断发展，四轮转向（4WS）和线控转向（SBW）技术已经成为汽车转向系统的研究热点。四轮转向技术是改善汽车操纵稳定性及提高行驶安全性的最直接的、有效的主动底盘控制技术。线控四轮转向系统由于取消了机械的束缚，并且利用了智能策略对前、后主动控制，给转向系统带来巨大的发展空间。 为了充分发挥四轮转向系统对车辆侧向动力学的影响，以车辆的侧向动力学特性及控制作为研究方向，全面考虑线性、不确定及非线性因素对汽车操纵稳定性的影响，对四轮主动转向汽车控制策略进行了系统深入的研究。其目的在于提高车辆的操纵稳定性，改善汽车的转向性能，减轻驾驶员的负担。具体研究内容如下： 在Simulink里面搭建了包含车身横向、侧向、横摆、侧倾和四个车轮转动方向的非线性8-DOF度的整车模型；选取“魔术轮胎”模型公式，对轮胎的纵向力和侧向力进行了拟合。采用Carsim车辆模型与8-DOF度整车模型对比，验证了模型的精确性，为控制策略的研究奠定基础。 主要对线控四轮转向汽车转角控制策略研究。前轮转角：基于稳态横摆角速度增益不变，对方向盘与前轮转角的变角传动比进行设计，所设计的变角传动比满足车辆低速大转角，高速小转角的要求。后轮转角：提出了RBF神经网络PID控制策略，对横摆角速度或质心侧偏角的偏差反馈控制。基于质心侧偏角的控制的四轮转向汽车，减小了质心侧偏角，改善了车身的姿态，具有良好轨迹保持能力；基于横摆角速度控制的四轮转向汽车，很好的跟踪了理想的横摆角速度，改善了转向性能，提高了车辆的稳定性。所设计的控制器克服了经典PID手动更新参数的缺陷，满足控制系统快速性调节的要求，利于工程应用。 为了克服汽车内外的总扰动，基于解耦双通道线性自抗扰，设计了主动四轮转向控制器。所设计的控制系统不论在跟踪期望的横摆角速度，还是在零化质心侧偏角，都表现出很好的控制效果。在仿真分析时，通过改变车辆的质量和路面的附着系数，验证了控制器有很强的自适应性和鲁棒性。相比传统四轮转向汽车，其操纵稳定性得到显著提高，也为主动四轮转向控制策略控制提供了新思想。 针对轮胎侧向力达到饱和情况下，以及四轮转向系统对车辆稳定性改善存在的局限性；在极限工况下（大转角、高速以及低附着），采用直接横摆力矩和四轮转向分层式协调控制策略。仿真结果表明，提高了汽车在极限工况下的稳定性，有效扩大了四轮转向汽车的工作范围。 |
| 作者： | 陈坤 |
| 专业： | 工程(车辆工程) |
| 导师： | 陈哲明;王洪荣 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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