论文部分内容阅读
随着汽车产业的蓬勃发展,车辆在安全驾驶、操纵稳定和节能环保方面的问题引起了国内外学者的深入研究。新型线控技术具有较好的反应速度和响应效果,因此应用于车辆主动安全性和操纵稳定性方面有很大的研究价值。本文通过线控四轮转向与线控制动系统相结合的方式对车辆进行稳定性控制。相比于前轮转向,四轮转向有低速灵活、高速稳定的转弯特性。线控制动系统弥补了传统制动系统结构和原理上的限制。四轮转向系统通过转角输出,改善车辆的不足转向和过度转向,制动系统通过制动力输出,改善车辆的不足转向和过度转向。因此将四轮转向与线控制动技术相结合,具有很重要的意义。首先,对车辆转向失稳情况进行分析,同时说明选取质心侧偏角和横摆角速度作为车辆稳定性控制变量及其期望值的计算。然后选择路面附着系数、方向盘转角速率和车速作为输入变量,采用模糊控制对车辆状态变量的稳定阈值进行确定,用来判定车辆是否处于稳定状态,若汽车处于失稳状态,则进行稳定性控制,否则不进行稳定性控制。其次,对四轮转向、差动制动单独控制和联合实现车辆稳定性控制进行研究。建立了差动制动动力学模型,对差动制动单独实现车辆稳定性控制进行分析,采用线性二次型最优控制方法,计算出车辆恢复稳定状态所需要的横摆力矩,并通过EHB系统的单轮制动实现。为之后滑模变结构控制输出的制动力矩选择在哪个车轮上制动奠定基础。还建立了四轮转向动力学模型,采用线性二次型最优控制方法对后轮转角控制策略进行研究。分析了四轮转向和差动制动单独控制的不足之处,说明联合控制的必要性。另外,基于四轮转向车辆非线性动力学模型设计了线性二次型控制器和基于积分函数切换的自适应滑模控制器,通过四轮转向和差动制动联合实现车辆的稳定性控制。最后,通过Car Sim与Simulink的联合仿真实验,选择双移线工况的干燥和积雪路面,进行了四轮转向和差动制动单独控制的稳定性仿真试验,仿真验证了四轮转向和差动制动单独控制的不足之处,说明了联合控制的必要性。之后,选取了干燥路面和积雪路面的急转弯、紧急避让和双移线6种工况进行了联合控制的仿真研究。通过仿真实验验证了四轮转向和差动制动联合控制相比单独控制具有更好的效果;基于积分函数切换自适应滑模控制器的联合控制与普通滑模控制器相比具有更好的稳定性控制效果。