汽车横向稳定性控制研究

论文摘要

汽车的横向稳定性是影响汽车高速安全行驶的一项重要性能,汽车在高速行驶经过弯道或汽车高速行驶变更车道时,车辆在很大离心力的作用下产生横摆运动,当路面较滑时,将迅速导致侧滑,而且一旦侧滑开始,汽车与路面的横向作用力将迅速减小,汽车将迅速失去控制。影响车辆横向动力学稳定性的因素众多,包括车辆的结构形式、参数、车辆初始运行状态、路面附着条件和前轮转角等,因此,车辆横向稳定性控制器的设计是一个复杂的非线性问题。本文根据国内外汽车动力学稳定性控制的研究现状,分析了汽车横向失稳的产生,提出了汽车横向稳定性的控制策略,并运用模糊控制方法对其进行了研究。本研究建立了汽车急转向运动状态动力学模型,以及理想状态下车辆转向行驶的参考模型,研究车辆急转向时运动状态的变化规律,进而建立车辆发生侧滑与车辆各参数变化之间的关系,对车辆何种情况失稳进行判定。通过对车辆失稳的判定,根据车辆的不稳定程度来推算出恢复车辆稳定性的横摆力矩,并选择最佳的制动车轮。即通过对车轮施加制动力来达到控制汽车的横摆力矩并改善汽车动力学稳定性的目的。研究了车辆横向稳定性的模糊控制方法,并通过设计仿真试验验证所提出的控制方法在汽车横向稳定性控制中的有效性,初步得出如下结论：(1)本文所提出的控制方法有效且具有较强的鲁棒性。基于直接横摆力矩的模糊控制方法可以有效的控制横摆角速度,降低了幅值,质心侧偏角也大大减小了,可以有效地提高车辆在弯道路面行驶的稳定性。(2)相比而言,联合控制要优于单单的直接横摆力矩控制。(3)路面附着情况、车速及转向特性等均对控制效果有影响(本文仅考虑路面附着系数不同的情况)。路面附着系数越低,车速越高,汽车越容易发生失稳,这时施加稳定性控制与不施加的车辆相比具有明显的优势,对车辆稳定性的改善十分明显,而在相反的情况,控制效果就没有那么明显。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外发展研究现状
• 1.2.2 国内发展研究现状
• 1.3 本论文主要研究工作
• 1.4 论文的结构
• 1.5 本章小结
• 第二章 汽车动力学系统模型的建立
• 2.1 整车动力学模型的建立
• 2.2 车辆轮胎模型
• 2.3 模型的实现及仿真实例
• 2.4 本章小节
• 第三章 汽车横向稳定性分析
• 3.1 稳定性分析
• 3.1.1 侧滑产生
• 3.1.2 侧滑分析
• 3.2 汽车转向稳定性判定
• 3.2.1 控制变量名义值
• 3.2.2 车辆状态判断
• 3.3 控制策略
• 3.4 本章小节
• 第四章 汽车横向稳定性模糊控制仿真研究
• 4.1 基于模糊控制的研究
• 4.1.1 模糊控制的基本思想
• 4.1.2 模糊控制基本原理
• 4.1.3 模糊控制器设计的基本方法
• 4.1.4 基于模糊控制理论的直接横摆力矩控制器的设计
• 4.2 模糊控制模块
• 4.3 模糊控制系统仿真验证
• 4.3.1 前轮转角阶跃输入
• 4.3.2 转向轮正弦输入
• 4.4 对若干问题的讨论
• 4.4.1 驾驶员转向意图的识别
• 4.4.2 路况识别
• 4.4.3 控制时机的选择
• 4.4.4 将模糊与预测控制相结合
• 4.5 本章小节
• 总结
• 1. 总结
• 2. 进一步研究设想
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间发表论文
• 致谢