汽車橫擺穩(wěn)定控制方法研究.pdf

1、汽車橫擺穩(wěn)定控制通過對(duì)車輪施加制動(dòng)力矩,調(diào)節(jié)以橫擺率表征的轉(zhuǎn)向速度,使其跟蹤參考橫擺率,提高汽車轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性和操控性。該研究得到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注,具有重要的理論和工程意義。
　　本文從汽車動(dòng)力學(xué)建模、輪胎力觀測(cè)器設(shè)計(jì)、非線性橫擺穩(wěn)定控制器以及約束橫擺穩(wěn)定控制器設(shè)計(jì)幾個(gè)方法對(duì)橫擺穩(wěn)定控制問題進(jìn)行了深入研究,具體內(nèi)容如下。
　　本文首先討論了汽車非線性動(dòng)力學(xué)特性,分析了對(duì)橫擺動(dòng)態(tài)起主要影響的因素,結(jié)合橫擺穩(wěn)定控制中不同工況下

2、僅對(duì)一個(gè)車輪制動(dòng)的控制策略,將非制動(dòng)車輪的輪胎力處理為外部時(shí)變輸入,建立了以車身橫擺率、制動(dòng)車輪滑移率為狀態(tài),以制動(dòng)車輪制動(dòng)力矩為控制輸入的離散非線性橫擺動(dòng)態(tài)模型。在此基礎(chǔ)上，本文使用高精度車輛動(dòng)力學(xué)仿真軟件中對(duì)模型精度進(jìn)行了檢驗(yàn)。結(jié)果表明,在汽車轉(zhuǎn)向穩(wěn)定工況、轉(zhuǎn)向極限工況和車輪附加制動(dòng)力矩工況中,此模型均能較準(zhǔn)確地反映汽車轉(zhuǎn)向非線性動(dòng)態(tài)特性,適合橫擺穩(wěn)定控制器設(shè)計(jì)。
　　為了實(shí)時(shí)獲取非制動(dòng)車輪輪胎力,本文著重研究了輪胎力觀測(cè)問題

3、。通過對(duì)車輪動(dòng)態(tài)模型中輪胎縱向力的分析與處理,使得輪胎縱向力估計(jì)問題轉(zhuǎn)化為未知輸入重構(gòu)問題,分析了輪胎力連續(xù)滑模觀測(cè)器在車載控制器應(yīng)用中的不足,給出了一種輪胎縱向摩擦力的離散滑模觀測(cè)器設(shè)計(jì)方法,分析了觀測(cè)器的穩(wěn)定條件,并根據(jù)汽車橫擺穩(wěn)定控制特點(diǎn),討論了滑模觀測(cè)器參數(shù)取值方法。本文給出的離散滑模觀測(cè)器考慮了采樣時(shí)間對(duì)于系統(tǒng)穿越滑模面的切換頻率限制,且通過將觀測(cè)誤差約束到所設(shè)計(jì)的邊界層中,避免了過度抖振。根據(jù)估計(jì)的縱向力,通過輪胎橫向力和縱

4、向力的代數(shù)關(guān)系,計(jì)算橫向力。仿真結(jié)果表明,本文的方法具有較高的輪胎力觀測(cè)精度。
　　在橫擺動(dòng)態(tài)建模和觀測(cè)器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，本文研究了非線性橫擺穩(wěn)定控制問題。由于建立的汽車橫擺動(dòng)態(tài)模型具有嚴(yán)格反饋形式,故在反步法控制思想框架下,通過設(shè)計(jì)滑模控制器求取控制輸入和虛擬控制輸入,分析了控制器參數(shù)取值范圍,使用輸入到狀態(tài)穩(wěn)定理論證明了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。仿真結(jié)果表明,控制器對(duì)汽車縱向動(dòng)態(tài)影響較小,控制器較為簡(jiǎn)單,參數(shù)易于調(diào)節(jié),并且在汽車參數(shù)顯著