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汽车多向动力学与路径跟踪控制研究
| 论文题名： | 汽车多向动力学与路径跟踪控制研究 |
| 关键词： | 四轮独立驱动汽车;多向动力学;路径跟踪控制;多目标集成控制器;横摆力矩分配 |
| 摘要： | 随着汽车电控技术的发展以及汽车控制理论的更新，以轮毂电机驱动的四轮独立驱动汽车与在此基础上发展的自动驾驶技术使得汽车行驶更加的安全、智能与环保，能够极大地缓解传统汽车带来的资源、环境与道路交通等问题。对于自动驾驶技术而言，汽车的动力学与路径跟踪控制是其必要组成部分，也是带来更好的行驶稳定性、安全性、乘适性以及提高道路利用率的关键。因此，本文选择四轮轮毂电机可独立控制的四轮独立驱动汽车为研究平台，对汽车的多向动力学以及路径跟踪控制问题进行了研究。 （1）在汽车动力学控制方面，针对汽车实际行驶过程存在纵向速度时变、轮胎侧偏刚度不确定、执行器饱和、悬架结构硬约束以及状态参数难以全部测量的问题，综合直接横摆力矩控制以及主动悬架系统设计了一种基于观测器的增益调度鲁棒H∞/GH2多目标集成控制器，采用改进多胞体方法对速度依赖参数进行描述，降低了控制器的保守性，并基于一种横摆力矩分配策略计算出各轮毂电机的期望输出力矩。最后通过不同的路面条件与转向工况进行仿真验证，通过求解观测器与控制器增益得到所需的外部横摆力矩与主动悬架力，仿真结果表明了观测器能够较好的观测状态参数的变化，所采用的四轮力矩分配策略将分配误差控制在较低水平，证明了所设计的控制器能够保证汽车行驶的稳定性、操纵性、安全性以及乘适性。 （2）在汽车路径跟踪控制方面，基于采样控制策略，考虑汽车纵向速度时变以及轮胎侧偏刚度不确定的问题，将系统描述为带时延与不确定的线性参数变化系统。同时，由于前轮转向角度与四轮轮毂电机的力矩有限，在控制器设计时考虑了执行器饱和的影响。针对汽车行驶过程中部分状态参数不可测的问题，设计了基于横摆力矩控制与主动转向系统协同的动态输出反馈控制器。最后通过不同操纵工况对所提出的方法进行验证，实验结果证明了所提出的控制策略能够使汽车实现路径跟踪的目标。 |
| 作者： | 罗佳维 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 李攀硕;谭晗凌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广东工业大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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