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原文传递提高汽车操纵稳定性和主动安全性的研究

论文题名：	提高汽车操纵稳定性和主动安全性的研究
关键词：	汽车稳定性控制;操纵稳定性;稳定性控制系统;轮胎模型;硬件在环仿真技术;传感器故障;仿真试验;车辆动力学仿真;支持向量机;控制器;诊断方法;工况;车辆动力学模型;试验验证;轮胎建模;算法;设计;动力学特性;汽车防抱死制动系统;分类器
摘要：	汽车稳定性控制系统是在兼容了汽车防抱死制动系统(ABS)和汽车牵引力控制系统(TCS)优点的基础上发展起来的,旨在使车辆能按照驾驶员意图行驶,防止车辆失稳的一项新型主动安全技术,是当今汽车主动安全领域研究的热点。随着汽车电子技术的发展和成本的降低,将很有可能全面取代ABS成为现代汽车的标准装备。在国外,汽车稳定性控制在最近几年迅速发展,已开始装备于中、高档轿车。而我国在此领域的研究才刚刚起步,现在开展拥有自主知识产权的汽车稳定性控制这项研究有深刻的现实意义和广阔的应用前景。　　本文在借鉴国内外研究成果的基础上,围绕自主开发汽车稳定性控制系统这一主题,就汽车稳定性控制系统建模、控制器的设计、故障诊断算法、硬件在环仿真技术等方面展开研究。全文共分为六章。　　第一章为绪论,介绍了本文研究的背景与意义,汽车稳定性控制的国内外研究现状与发展趋势,工作原理与结构功能,及混合仿真技术的应用,并概括了本文研究的主要内容。　　第二章研究汽车轮胎的建模。提出了基于支持向量机(SVMs)回归估计算法的轮胎建模方法。在轮胎ISO坐标系中,建立了单一工况(纯纵滑、纯侧偏)和联合工况(纵滑-侧偏)下的SVMs轮胎模型。与BP神经网络建立的轮胎模型进行了比较,研究表明SVMs轮胎模型能够准确的表达轮胎的非线性动力学特性,尤其是它的良好的泛化性能更适合于复杂工况的汽车动力学研究。　　第三章建立了汽车稳定性控制的数学模型。研究了“魔术公式”PAC2002轮胎模型,建立的8自由度车辆动力学模型应用于汽车稳定性控制系统的仿真。以“魔术公式”为参考轮胎模型,典型工况仿真试验验证了SVMs轮胎模型在车辆动力学仿真中的有效性和准确性。　　第四章进行了汽车稳定性控制器的设计。基于上述模型,以车辆的质心侧偏角和横摆角速度作为控制目标。控制系统的串级结构包括横摆力矩控制器和轮滑移控制器。研制开发汽车稳定性控制系统电子控制单元(ECU,Electronic ControlUnit),建立了硬件在环的仿真试验平台。对几种典型的工况下的车辆响应进行了纯数字仿真和硬件在环仿真试验。在多种行驶工况和路况改变时,控制系统仍能显示良好的鲁棒性,明显的改善了汽车的操纵稳定性。　　第五章提出了汽车稳定性控制系统传感器故障诊断方法。提出了一种选择工作集的新算法,结合SVMlight算法和DAGSVM方法建立了支持向量机多分类器DAGSVMlight。构造传感器故障的解析冗余产生残差,应用DAGSVMlight作为残差分类器获得故障结果。结果表明基于支持向量机的汽车稳定性控制系统的传感器故障诊断方法是有效可行的,有助于增强汽车稳定性控制系统的主动安全性和可靠性。　　第六章对全文的工作进行了总结,并指出进一步的研究工作。　　本文围绕汽车稳定性控制问题进行了系统的研究。从基本的轮胎建模出发,建立车辆动力学模型,设计了汽车稳定性控制器和传感器故障诊断方法。硬件在环仿真试验证明本文的控制系统设计是有效的,可望应用于实际汽车稳定性控制系统中。　　概括地说,本文在以下几个方面有所创新: 　　 (1)提出了轮胎建模新方法。本文提出的SVMs轮胎模型有较强的泛化能力,能够准确的表达轮胎的非线性动力学特性。　　 (2)建立了汽车稳定性控制的数学模型。以“魔术”公式为参考轮胎模型,研究了SVMs轮胎模型在8自由度的车辆动力学仿真中的应用。典型工况仿真试验验证SVMs轮胎模型在车辆动力学仿真中是有效准确的。　　 (3)设计了汽车稳定性控制器,硬件在环仿真试验验证了对汽车操纵稳定性的改善。　　 (4)研究了一种支持向量机的多类分类器和工作集选择算法,提出了汽车稳定性控制系统传感器故障诊断方法。
作者：	郑水波
专业：	控制理论与控制工程
导师：	韩正之
授予学位：	博士
授予学位单位：	上海交通大学
学位年度：	2006
正文语种：	中文