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四轮主动转向系统的鲁棒控制研究
| 论文题名： | 四轮主动转向系统的鲁棒控制研究 |
| 关键词： | 汽车稳定性;四轮主动转向系统;反馈H∞控制器;鲁棒控制 |
| 摘要： | 人们对汽车性能的不断追求，不仅表现在汽车的动力性能方面，还有汽车操纵性能上。特别是在当前，汽车的主动安全性能越来越受用户的重视。然而在汽车的主动安全方面，起着关键作用的是汽车的转向系统。所以很多的学者和工程技术人员对汽车的转向系统进行了深入的研究，先后开发了四轮转向系统，前轮主动转向系统和四轮主动转向系统，想通过这些系统来提高汽车的主动安全性能。四轮转向系统是只对汽车的后轮进行控制，以实现低速前后轮转向相反，减小汽车的转弯半径，高速前后轮转向相同，提高汽车的稳定性。但是四轮转向系统的缺点是单独的对汽车后轮的控制，常常都是以质心侧偏角为0作为控制目标，无法对汽车的横摆角速度进行控制。前轮主动转向系统是在传统的前轮转向系统基础上，增加了一个可自动改变转向传动比的控制系统。以实现低速时转向传动比很大，提高汽车的机动性能，高速转向传动比变小，提高汽车的稳定性。前轮主动转向系统主要是以汽车的横摆角度为控制目标，对汽车的质心侧偏角不做控制。四轮主动转向系统是在传统四轮转向系统只对后轮进行控制的基础上，引入了前轮主动转向系统，实现对汽车前后轮的一起主动控制，以实现汽车的质心侧偏角和横摆角速度同时控制。四轮主动转向系统其实质就是将四轮转向系统与前轮主动转向系统相集合的控制系统，克服了它们各自缺点，实现主动转向系统的集成控制。 本文主要是针对四轮主动转向系统的鲁棒控制问题所展开研究的，首先建立了基于干扰的二自由度四轮主动转向汽车的数学模型，结合四轮主动转向系统的控制策略，推导出其前馈控制器。其次应用H∞控制理论设计出反馈H∞控制器，利用MATLAB进行仿真，通过对仿真结果的分析与研究，表明四轮主动转向系统的反馈H∞控制器是稳定的。然后利用H2/H∞混合控制理论，设计了输出反馈H2/H∞控制器，也是使用MATLAB进行仿真，经过对仿真结果的分析可知，所设计的四轮主动转向系统的输出反馈H2/H∞控制器也是稳定的。 最后将四轮主动转向系统的反馈H∞控制器与输出反馈H2/H∞控制器和传统四轮转向系统，这三个控制系统放在同一个输入条件下，用MATLAB进行仿真，通过对仿真结果的分析研究，表明四轮主动转向系统的输出反馈H2/H∞控制器具有更好的控制效果。 |
| 作者： | 郭保军 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 董小瑞;岳文忠 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中北大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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