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基于变结构滑模控制理论的汽车操纵稳定性控制策略研究
| 论文题名： | 基于变结构滑模控制理论的汽车操纵稳定性控制策略研究 |
| 关键词： | 汽车操纵稳定性;滑模变结构控制;横摆力矩;ABS系统;多刚体动力学 |
| 摘要： | 本文围绕汽车操纵稳定性控制中的横摆力矩控制系统，着重讨论了汽车稳定性控制系统的滑模变结构控制的控制逻辑与控制算法，并通过仿真分析为实际汽车操纵稳定性控制系统的设计提供了理论依据。 车辆稳定性控制系统是以ABS为基础发展而成的。系统主要在大侧向加速度、大侧偏角的极限工况下工作的。它利用左、右两侧制动力之差产生的横摆力矩来防止出现难以控制的侧滑现象，如在弯道行驶中因前轴侧滑而失去路径跟踪能力的驶出现象及后轴侧滑甩尾而失去稳定性的激转现象等危险工况。 建立车辆模型是进行汽车操纵稳定性控制系统研究的基础，因此根据研究需要建立了整车的车辆数学模型，并利用多刚体动力学软件ADAMS建立了仿真车辆模型。通过对滑模变结构控制理论和汽车操纵稳定性理论的分析和研究，根据车辆系统的数学模型以及变结构滑模控制理论，文中建立了三种基于滑模变结构控制的汽车操纵稳定性制系统的控制逻辑和控制算法——横摆角速度滑模控制、质心侧偏角滑模控制和质心侧偏角修正滑模控制，并在冰、雪、湿滑及干燥的路面上分别进行了仿真计算。通过仿真结果着重研究了横摆角速度滑模控制和质心侧偏角滑模控制的特性；同时就质心侧偏角和横摆角速度联合滑模控制的建立提出了构思: （1）相对质心侧偏角滑模控制，横摆角速度滑模控制对于系统的非线性程度很敏感，这个特性对于高度依赖轮胎模型的控制系统是不利； （2）横摆角速度滑模控制的控制力矩相对质心侧偏角滑模控制较小，效率高； （3）质心转角过大时横摆角速度滑模控制中横摆角速度和质心侧偏角出现了“飘”点； （4）横摆角速度滑模控制中的力矩的峰值出现在质心侧偏角峰值前，时间差随速度和道路附着系数的提高而减小； （5）在横摆角速度滑模控制中车辆的横摆角速度出现响应延迟，同样对于质心侧偏角滑模控制中车辆的质心侧偏角有响应延迟现象； （6）在稳态时加入控制系统，相对横摆角速度控制，质心侧偏角控制中车辆的质心侧偏角β更小，而横摆角速度值比其要大； （7）在失去稳定性加入控制系统，相对于滑模变结构横摆角速度控制，质心侧偏角控制中的横摆角速度较小，质心侧偏角较大。这个特点与稳定时相反。 同时仿真结果表明，汽车操纵稳定性控制系统可以改变稳态转向特性、提高极限工况下弯道行驶能力，提高了汽车的安全行驶性能；也表明汽车稳定性控制系统中应用滑模变结构控制理论具有良好的实用价值。 |
| 作者： | 庞迪 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 冉振亚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2005 |
| 正文语种： | 中文 |
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