基于AFS/DYC/ASR协同的车辆主动安全控制策略研究

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dashiliangzeyi
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安全性是评价车辆综合性能的重要指标。通过提升车辆的稳定性,可有效改善车辆的安全性能,规避交通事故的发生。车辆的稳定性控制主要通过转向系统与驱动/制动系统来实现。在车辆主动安全控制技术中,主动前轮转向技术通过对车轮施加附加转角来提升车辆的操纵稳定性,但其对在低附着系数道路上行驶的车辆控制能力有限。驱动防滑技术通过对车轮滑移率的控制从而实现车辆稳定性控制。直接横摆力矩控制技术利用车轮与地面间的纵向作用力对横摆稳定性进行控制,但会对车速产生一定的影响。为了将不同技术的优势结合,从而提高车辆操纵稳定性控制的综合性能,本文设计了一种主动前轮转向、直接横摆力矩控制与驱动防滑协同的车辆主动安全控制策略。本文针对四轮独立驱动(4WID)电动车辆,重点开展了关于主动安全控制策略方面的研究,主要包括以下几方面:(1)基于车辆的运动学与动力学理论,以Matlab/Simulink为平台,分别搭建了线性二自由度理想模型以及包含车体、车轮、轮胎、驱动与制动系统、转向传动系统在内的七自由度车辆动力学模型,并通过Carsim-Simulink联合仿真验证了所搭建模型的准确性。(2)为了准确地获取车辆的状态参数信息,建立了能良好反映车辆实际运动情况的三自由度车辆模型,并基于该模型使用无迹卡尔曼滤波算法对车辆状态进行实时估计,通过仿真试验验证了所设计的UKF观测器具有较好的精度。(3)通过对车辆转向稳定性影响因素的分析,基于相平面稳定判据设计了横摆角速度与质心侧偏角协调的车辆稳定性表征参数。(4)基于分层控制思想,并结合模糊PID理论与滑模变结构控制理论,对主动前轮转向系统、直接横摆力矩控制系统与驱动防滑系统进行集成控制,最后基于二次规划方法对轮毂电机驱动/制动力进行优化分配,并在Matlab/Simulink中建立了整套车辆主动安全控制仿真系统。在高速、低附着系数的条件下,进行方向盘斜坡输入、单移线操作与双移线操作工况下的仿真试验,通过对控制效果的多维度对比分析发现,所设计的控制策略能够有效地控制车辆的纵向速度与滑移率,提高车辆的操纵稳定性。即使车辆以较高速度在低附着系数路面上行驶,仍能保证其具有较好的稳定性能。此外,该控制策略能够有效降低轮毂电机的输出扭矩,在经济性方面有着良好的表现。
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