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汽车底盘系统分层式协调控制研究

2020-11-28阅读(347)

汽车底盘系统分层式协调控制研究

论文摘要

随着汽车底盘一体化集成控制系统的不断发展,对底盘系统的集成控制研究愈加紧迫。基于此,本文对汽车底盘系统中的悬架系统、电动助力转向系统及制动系统进行了分层式协调控制研究。分层式协调控制策略与集中控制、分散控制相比,具有控制器设计复杂程度低、控制系统稳定性高、便于集成控制系统扩展等优点,为汽车底盘一体化集成控制提供了新思路。本文以半车为研究对象,首先对悬架系统、电动助力转向系统及制动系统分别建立数学模型,模型的建立并不考虑子系统间的相互影响,采用不同控制方法对各子系统进行控制器设计,并进行了仿真研究。然后,利用前面设计好的各子系统控制器作为底层控制器,在深入分析悬架系统与制动系统、电动助力转向系统与制动系统以及三系统间的相互影响的基础上,设计了上层协调控制器。上层协调控制器是一个决策控制器,起到了对底层控制器决策、监控的作用。它相当于一个选择开关:当车辆正常行驶时,上层协调控制器起到了监控各底层控制器的作用,各传感器信号通过CAN总线传输到上层协调控制器,对主要指标进行监控;当出现异常情况时(如紧急制动),上层协调控制器对主要指标进行监控,发现异常后对底层控制器发出决策指令。仿真结果表明:采用分层式协调控制策略,在保证子系统性能良好的情况下,汽车综合性能得到提高。本文的试验研究较为深入。首先基于LabVIEW开发平台进行了防抱制动系统硬件在环试验,缩短了ABS电子控制单元的开发周期;然后基于ARM7和protel开发平台进行了ABS、EPS实际控制器的开发;最后,基于分层协调控制策略,设计了上层协调控制器,以协调ABS、EPS之间的矛盾性。试验结果表明:底层ABS、EPS子控制器控制逻辑正确,上层协调器决策控制输出设计合理,在降低较少制动性能基础上,车辆的操纵性能、横向稳定性能得到较大提高,从而获得良好的综合性能。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 致谢
  • 第一章 绪论
  • 1.1 电动助力转向系统
  • 1.1.1 电动助力转向简介及发展状况
  • 1.1.2 电动助力转向分类
  • 1.1.3 电动助力转向基本结构与原理
  • 1.2 防抱制动系统
  • 1.2.1 防抱制动系统简介
  • 1.2.2 ABS基本结构及工作原理
  • 1.2.3 ABS控制技术及发展现状
  • 1.3 主动悬架系统
  • 1.3.1 主动悬架系统简介
  • 1.3.2 主动悬架系统结构及工作原理
  • 1.4 汽车底盘分层协调控制研究
  • 1.4.1 汽车底盘协调控制思想
  • 1.4.2 汽车底盘协调控制研究概况
  • 1.5 研究目的与主要内容
  • 1.5.1 研究目的
  • 1.5.2 研究内容
  • 第二章 电动助力转向系统设计
  • 2.1 引言
  • 2.2 电动助力转向系统数学模型建立
  • 2.2.1 线性二自由度转向模型
  • 2.2.2 EPS模型
  • 2.2.3 路面模型
  • 2.2.4 轮胎模型
  • 2.3 电动助力转向系统控制器设计
  • ∞控制器设计'>2.3.1 电动助力转向H∞控制器设计
  • 2.3.2 仿真结果与分析
  • 2.4 本章小结
  • 第三章 防抱制动系统设计
  • 3.1 引言
  • 3.2 制动系统数学模型建立
  • 3.2.1 制动器模型
  • 3.2.2 轮胎模型
  • 3.2.3 半车制动模型
  • 3.3 防抱制动系统控制器设计
  • 3.3.1 逻辑门限控制原理
  • 3.3.2 逻辑门限控制流程
  • 3.3.3 仿真结果与分析
  • 3.4 本章小结
  • 第四章 主动悬架系统设计
  • 4.1 引言
  • 4.2 悬架系统数学模型建立
  • 4.2.1 车辆模型
  • 4.2.2 路面模型
  • 4.3 悬架系统控制器设计
  • 4.3.1 LQG控制器设计
  • 4.3.2 仿真结果及分析
  • 4.4 本章小结
  • 第五章 汽车ASS与ABS分层式协调控制研究
  • 5.1 引言
  • 5.2 ASS与ABS协调控制的必要性
  • 5.3 ASS与ABS分层式协调控制设计
  • 5.3.1 分层式协调控制思路
  • 5.3.2 上层协调控制器决策指标的确定
  • 5.3.3 上层协调控制器设计
  • 5.4 仿真结果及分析
  • 5.5 本章小结
  • 第六章 汽车EPS与ABS分层式协调控制研究
  • 6.1 引言
  • 6.2 EPS与ABS协调控制的必要性
  • 6.3 EPS与ABS分层式协调控制设计
  • 6.3.1 分层式协调控制思路
  • 6.3.2 上层协调控制器决策指标的确定
  • 6.3.3 上层协调控制器设计
  • 6.4 仿真结果及分析
  • 6.5 本章小结
  • 第七章 汽车底盘系统分层式协调控制研究
  • 7.1 引言
  • 7.2 ASS、EPS和ABS协调控制的必要性
  • 7.3 ASS、EPS和ABS分层式协调控制设计
  • 7.3.1 分层式协调控制思路
  • 7.3.2 上层协调控制器决策指标的确定
  • 7.3.3 上层协调控制器设计
  • 7.4 仿真结果及分析
  • 7.5 本章小结
  • 第八章 实车试验
  • 8.1 引言
  • 8.2 基于LABVIEW的ABS硬件在环设计
  • 8.2.1 软件系统设计
  • 8.2.2 硬件系统设计
  • 8.2.3 基于LABVIEW的ABS硬件在环试验
  • 8.3 基于ARM7的ABS设计开发及试验研究
  • 8.3.1 软件系统设计
  • 8.3.2 硬件系统设计
  • 8.3.3 基于ARM7的ABS实车试验
  • 8.4 基于ARM7的EPS、ABS两系统协调控制试验研究
  • 8.4.1 基于ARM7的CAN通讯简介
  • 8.4.2 EPS、ABS两系统协调控制器设计
  • 8.4.3 EPS、ABS两系统协调控制试验
  • 8.5 本章小结
  • 第九章 结论及建议
  • 9.1 结论
  • 9.2 建议
  • 参考文献
  • 附录
  • 攻读博士学位期间参加科研项目
  • 攻读博士学位期间发表的论文

    • 相关论文文献

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