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直接横摆力矩与四轮转向集成控制研究
| 论文题名： | 直接横摆力矩与四轮转向集成控制研究 |
| 关键词： | 车辆动力学;直接横摆力矩;四轮转向系统;集成控制 |
| 摘要： | 车辆动力学集成控制（Integrated Vehicle Dynamics Control，简称IVDC）通过协调转向系统、制动/驱动系统以及悬架等子系统来进一步提升车辆的综合性能。随着车辆电控技术的发展，不少企业已对该领域展开了研究，市场上也不断出现了许多相关的产品，车辆动力学集成控制已成为近年来底盘技术研究的重点和难点。 本文采用理论推导和仿真分析相结合的方法，重点研究了车辆四轮转向和直接横摆力矩（通过制动系统实现）的集成控制，以及探讨了在车辆动力学控制过程中非常重要的一个状态变量，即车辆质心侧向速度的估计问题。 首先，本文建立了一个考虑车辆在水平面内运动及车身侧倾的8自由度整车动力学模型，并将以此推导的车辆系统动力学方程作为本文研究的基础。关于轮胎建模部分，本文综合考虑了轮胎模型在设计过程中对精度和复杂程度的要求，利用CarSim的虚拟轮胎试验，建立了能够反映轮胎非线性特性且形式简洁的Burckhardt 轮胎模型。 针对在实际应用中车辆的侧向速度难以直接测得的问题，本文以车辆动力学和运动学为基础，采用卡尔曼滤波方法，建立了一个车辆质心侧向速度观测器并进行了研究。仿真研究结果表明，该速度估计效果良好，可以满足车辆动力学滑模控制器的设计要求。 以提高车辆的操纵稳定性为目的，本文采用“主环—伺服环”的控制结构设计了一个车辆稳定性控制器。在主环中，采用滑模控制理论计算得到控制过程中所需要的控制力和力矩；而轮胎非线性放到伺服环中处理。 为了验证所设计的控制器的有效性，以MATLAB/Simulink和CarSim为联合仿真平台进行了驾驶员开环和闭环仿真。研究结果表明该滑模控制器能够很好地抑制车辆质心侧偏角，并跟踪期望横摆角速度，从而车辆的操纵稳定性得到了提升。 |
| 作者： | 杜尚谦 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 喻凡 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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