四輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的魯棒控制研究.pdf

1、人們對(duì)汽車(chē)性能的不斷追求，不僅表現(xiàn)在汽車(chē)的動(dòng)力性能方面，還有汽車(chē)操縱性能上。特別是在當(dāng)前，汽車(chē)的主動(dòng)安全性能越來(lái)越受用戶(hù)的重視。然而在汽車(chē)的主動(dòng)安全方面，起著關(guān)鍵作用的是汽車(chē)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。所以很多的學(xué)者和工程技術(shù)人員對(duì)汽車(chē)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行了深入的研究，先后開(kāi)發(fā)了四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，前輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和四輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，想通過(guò)這些系統(tǒng)來(lái)提高汽車(chē)的主動(dòng)安全性能。四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是只對(duì)汽車(chē)的后輪進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)低速前后輪轉(zhuǎn)向相反，減小汽車(chē)的轉(zhuǎn)彎半徑，高速前后

2、輪轉(zhuǎn)向相同，提高汽車(chē)的穩(wěn)定性。但是四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的缺點(diǎn)是單獨(dú)的對(duì)汽車(chē)后輪的控制，常常都是以質(zhì)心側(cè)偏角為0作為控制目標(biāo)，無(wú)法對(duì)汽車(chē)的橫擺角速度進(jìn)行控制。前輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加了一個(gè)可自動(dòng)改變轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比的控制系統(tǒng)。以實(shí)現(xiàn)低速時(shí)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比很大，提高汽車(chē)的機(jī)動(dòng)性能，高速轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比變小，提高汽車(chē)的穩(wěn)定性。前輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要是以汽車(chē)的橫擺角度為控制目標(biāo)，對(duì)汽車(chē)的質(zhì)心側(cè)偏角不做控制。四輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在傳統(tǒng)四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)只對(duì)

3、后輪進(jìn)行控制的基礎(chǔ)上，引入了前輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)前后輪的一起主動(dòng)控制，以實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的質(zhì)心側(cè)偏角和橫擺角速度同時(shí)控制。四輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)其實(shí)質(zhì)就是將四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與前輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相集合的控制系統(tǒng)，克服了它們各自缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的集成控制。
　　本文主要是針對(duì)四輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的魯棒控制問(wèn)題所展開(kāi)研究的，首先建立了基于干擾的二自由度四輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向汽車(chē)的數(shù)學(xué)模型，結(jié)合四輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制策略，推導(dǎo)出其前饋控制器。其次應(yīng)用H∞控制

4、理論設(shè)計(jì)出反饋H∞控制器，利用MATLAB進(jìn)行仿真，通過(guò)對(duì)仿真結(jié)果的分析與研究，表明四輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的反饋H∞控制器是穩(wěn)定的。然后利用H2/H∞混合控制理論，設(shè)計(jì)了輸出反饋H2/H∞控制器，也是使用MATLAB進(jìn)行仿真，經(jīng)過(guò)對(duì)仿真結(jié)果的分析可知，所設(shè)計(jì)的四輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的輸出反饋H2/H∞控制器也是穩(wěn)定的。
　　最后將四輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的反饋H∞控制器與輸出反饋H2/H∞控制器和傳統(tǒng)四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，這三個(gè)控制系統(tǒng)放在同一個(gè)輸入條件下，