原文传递
基于主动四轮转向系统的高速汽车侧风稳定性控制研究
| 论文题名： | 基于主动四轮转向系统的高速汽车侧风稳定性控制研究 |
| 关键词： | 侧风稳定性;主动四轮转向系统;全滑模控制器;驾驶员模型;闭环系统 |
| 摘要： | 随着汽车工业的迅猛发展，高速公路的大力兴建，汽车行驶速度得以极大提高，侧向风对高速行驶汽车操纵稳定性造成的不利影响引起人们的关注和重视。当汽车车身姿态和行车轨迹受到侧风作用发生改变时，现有车辆主要是依靠驾驶员操纵转向盘进行修正，考虑到侧向风的不确定性，这种修正操纵会给驾驶员造成极大的精神压力和操纵负担，甚至可能因驾驶员无法及时作出反应而发生交通事故，严重威胁到汽车的行驶安全性。因此，本文通过对高速行驶汽车的侧风响应特性进行分析研究，抛开传统依靠优化车身造型和结构参数来改善汽车侧风稳定性的思路，采用主动四轮转向（FourWheelSteering，4WS）这一主动底盘控制技术，并配合预瞄最优曲率驾驶员模型来提高汽车侧风稳定性。 建立高速行驶汽车在侧风作用下的动力学模型是研究汽车侧风稳定性的基础。因此，本文首先建立了基于“魔术公式”的非线性轮胎模型，在此基础上建立能够反映侧风作用下汽车运动状态的非线性三自由度4WS汽车整车模型，并以此作为汽车侧风稳定性控制研究的模型平台。 本文提出了一种基于主动4WS系统的高速汽车侧风稳定性控制策略，采用全滑模控制理论设计了主动4WS系统控制器，通过同时控制前后轮转角，保证4WS汽车在侧风作用下的运动状态量也能够很好地跟随汽车理想模型，实现对侧风这一不确定性干扰的完全鲁棒性;并进行了数值仿真分析，仿真结果表明主动4WS汽车在多种典型行驶工况下，受到各种类型侧风干扰时，其侧风动态响应特性能较好地跟随理想运动状态，提高了汽车侧风稳定性，验证了本文所设计的主动4WS系统全滑模控制器是正确、有效的。 最后，建立以保持行车轨迹为主的预瞄最优曲率驾驶员模型，在“驾驶员——主动4WS汽车”闭环系统中研究汽车侧风稳定性;通过数值仿真分析表明，开环控制和闭环控制下的主动4WS汽车都能较好地控制质心侧偏角和横摆角速度，但闭环控制具有更佳的行车轨迹保持能力，从根本上提高了汽车的操纵性和稳定性，从而也验证了该闭环控制系统的有效性。 |
| 作者： | 张辉 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 胡树根;宋小文;王耘;黄长林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
