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线控四轮转向电动汽车变传动比与稳定性控制研究
| 论文题名： | 线控四轮转向电动汽车变传动比与稳定性控制研究 |
| 关键词： | 电动汽车;线控四轮转向;变角传动比;机动性;稳定性 |
| 摘要： | 近年来，智能汽车技术迎来了发展的机遇，电动汽车也越来越受到人们的关注，它使人们的出行变得更加智能、高效和人性化。其中，线控四轮转向电动汽车由于具有低速的机动性和高速的操纵稳定性，逐渐成为了未来无人驾驶汽车发展的方向。本文针对线控四轮转向电动汽车进行研究，通过设计合理的变角传动比算法控制前后轮的转角，以此来改善汽车低速的机动性和高速的稳定性。 首先，根据线控转向（SBW）系统工作原理搭建了线控转向系统模型，并在整车模型中搭建了轮胎模型和驾驶员模型等，从而构成了非线性7自由度整车模型，通过模型对比分析来验证所建模型的准确性与合理性，为后续线控四轮转向（SBW-4WS）汽车的算法研究奠定了基础。 其次，针对线控前轮转向变角传动比，提出了粒子群模糊控制方案。模糊控制器可以不考虑模型的复杂性，对转向实现精确控制，却过于依赖设计者的经验且调试繁琐，所以采用粒子群群体智能算法对模糊规则与隶属度函数进行寻优。为了避免粒子陷入局部最优，引入可变惯性权重和可变学习因子，以保证粒子的全局寻优能力，从而提高控制器的控制效果。通过稳态回转试验、双移线和角阶跃工况仿真结果可知，所提出的控制策略满足汽车低速转向轻便和高速转向稳定的转向特性，改善了汽车的操纵稳定性，并且验证了该方案的可行性。 同时，在线控主动后轮转向控制算法研究中，提出了包含变角传动比的模糊滑模控制方案。在分析了车辆稳定性之后，选取质心侧偏角为零与跟踪理想横摆角速度作为控制目标，并将变角传动比引入线控四轮转向汽车中，设计了滑模控制器，它抵抗外界干扰的能力较强，但是容易出现抖振现象，所以将指数趋近率和模糊控制理论引入其中，以改善控制器的控制性能。通过开环和闭环试验仿真结果可知，模糊滑模控制器相比于传统的四轮转向汽车和前轮转向汽车在低速时具有更好的机动性，在高速时稳定性也更佳，抗侧向风能力也更好，验证了该方案的有效性。 最后，针对线控四轮转向汽车在低附着路面上的操纵稳定性，采用了最优控制方案，以理想车辆模型为跟踪对象，同时对汽车前、后轮转角进行控制，进而改善了汽车的稳定性。通过开环和闭环试验仿真结果可知，全线控四轮转向汽车相比线控主动后轮转向汽车的稳定性得到了改善，从而验证了控制算法的有效性。 |
| 作者： | 钟诚 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 陈哲明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆理工大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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