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原文传递四轮转向车辆转向控制策略研究

论文题名：	四轮转向车辆转向控制策略研究
关键词：	四轮转向;控制策略;可变侧偏刚度;滑模控制;硬件在环
摘要：	随着电子通讯技术及控制技术的快速发展，汽车信息化、智能化程度逐步提升，车辆运动控制技术越来越多地受到人们的关注。四轮转向技术能够有效提高车辆转向过程的稳定性，针对该技术进行相关研究十分必要。本文以四轮均可独立转动的轿车为基础，对四轮转向车辆发展现状、建模、理想转向状态以及转向控制等方面进行研究，充分考虑轮胎特性对车辆转向的影响，设计了一种模糊滑模控制器，跟踪理想转向状态的四轮转向控制方法。　　根据四轮转向车辆的特点，依照车辆动力学与运动学，搭建了二、八两种自由度的车辆模型。在八自由度模型中引入轮胎模型提高模型准确性，通过八自由度模型表征车辆运行状态，并为二自由度模型的改进提供相对可靠的数据。还基于预瞄理论搭建了驾驶员模型，形成闭环测试。　　根据八自由度模型得到的侧偏角、侧向力计算得出轮胎的名义侧偏刚度，通过轮胎侧偏角对轮胎进行侧偏刚度分区，在二自由度模型中引入名义侧偏刚度，解决轮胎侧偏角较大时，二自由度模型准确性不足的问题。基于可变侧偏刚度二自由度模型，推导并分析了车辆转向过程中质心侧偏角与横摆角速度的影响因素，确定了车辆理想的转向状态。　　以追踪理想转向状态为控制目标，结合最优化控制和滑模控制理论设计了四轮转向控制方法。并引入模糊控制方法降低滑模控制的抖振现象，通过MATLAB/Simulink和Carsim的联合仿真，验证两种控制方法的动态响应特性和跟踪效果，对比带有模糊控制和不带模糊控制的滑模控制效果，证明了模糊滑模四轮转向控制策略能满足控制目标。　　以NI实时机为基础，结合快速原型控制器搭建了硬件在环实时测试平台，通过双移线测试，验证了高、低两种附着系数路面条件下，模糊滑模四轮转向控制方法的有效性，测试结果表明：本文所设计的四轮转向控制策略，能保证四轮转向车辆按照驾驶员意图在驾驶感受变化不大的条件下，实现稳态转向。
作者：	党栋辉
专业：	车辆工程
导师：	郭金刚
授予学位：	硕士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2022