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4WS汽车的硬件设计及操纵稳定性控制
| 论文题名： | 4WS汽车的硬件设计及操纵稳定性控制 |
| 关键词： | 四轮转向;控制器;数字仿真;汽车;操纵稳定性 |
| 摘要： | 在汽车逐渐进入密集化、高速化时代的今天，汽车的操纵稳定性日益受到重视，成为现代汽车安全行驶的重要性能之一。四轮转向(4WS)作为改善汽车操纵稳定性能最有效的一种主动底盘控制技术，通过对汽车转向系统的直接作用，有效地改善了汽车的转向操纵性能和行驶安全性能。车辆稳定性控制系统(VSC)从提高汽车行驶稳定性的控制目标出发，通过调节作用在车轮上纵向力的大小，在车体上产生一个横摆力偶矩，从而纠正汽车的行驶姿态，改善汽车的转向特性，使汽车在各种路面和各种行驶工况下都获得良好的行驶稳定性。在实际的4WS系统中，根据不同的工作要求，所采取的控制策略各有利弊，所采用各种控制方法的侧重点也各有不同。实现何种控制目标、采用何种控制方法是4WS汽车的关键技术。 本文从两种不同的控制目标出发，设计两种不同的4WS系统控制器，并分别进行了硬件在环仿真和纯数字仿真。主要内容包括： 1、实现了4WS试验车的总体设计，成功地将一辆前轮转向轿车改装成电控电动式4WS试验车，并完成了各种传感器的选型安装。 2、分析了硬件在环仿真系统的功用、特点及常用系统的类型，设计开发了基于DSP的4WS硬件在环仿真系统。建立了线性二自由度4WS汽车数学模型，以侧偏角为零作为控制目标，采用前轮转角比例前馈+横摆角速度比例反馈的控制方法，来控制汽车后轮的转角。以TMS320F2812型DSP芯片作为控制器的核心，实现了4WS控制器的硬件在环仿真，得出了仿真结果，并对仿真结果进行了分析比较，得到了较为理想的控制效果。 3、设计了带VSC的ABS液压控制回路，并对液压控制系统的工作过程进行了详细的分析。建立了线性二自由度4WS+DYC数学模型，采用最优控制理论，以4WS+DYC汽车的稳态横摆角速度跟踪2WS汽车的稳态横摆角速度作为控制目标，设计了4WS+DYC最优控制器，基于MATLAB/Simulink平台，进行了纯数字仿真，仿真结果达到了理想的要求。 通过建立4WS汽车的数学模型，进行纯数字仿真或硬件在环仿真，可以较为直观地比较各种控制方法的优缺点，在仿真试验中还可以方便调整控制参数，以达到较为理想的控制效果。通过仿真，可以大大缩短4WS控制器的开发周期，降低设计成本。 |
| 作者： | 汪东明 |
| 专业： | 机械制造及自动化 |
| 导师： | 陈南 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2005 |
| 正文语种： | 中文 |
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