基于滑模变结构控制的车辆动力学稳定性控制研究

论文摘要

车辆动力学控制系统是目前较为先进的车辆控制系统,是基于ABS和TCS技术发展的一次重大突破。在紧急情况下它能速度反馈的滑模直接横摆力矩控制器,它通过横摆角速度实际值与期望值的够自动对车辆进行干预,防止车辆侧滑打转现象的发生,及时帮助驾驶员控制车辆,避免车祸的发生。它最基本的目的是在控制车辆的横摆角速度的同时把车辆的侧偏角也限制在一定的范围,提高车辆的稳定性。本文设计了带有车辆侧偏角和横摆角偏差来计算作用于车辆系统上的附加横摆力矩,附加横摆力矩可以通过左右车轮制动力矩的分配来实现。并综合考虑主动制动车轮的滑移率对车辆稳定性的影响,建立了综合有ABS的车辆动力学控制系统,以期提高车辆在危险工况下的稳定性和可控性。该控制思路的有效性是基于ADAMS/Car和MATLAB/Simulink的联合仿真平台上进行验证的,在ADAMS/Car中建立车辆模型,在MATLAB/Simuink中建立控制器,使用专用接口连接两个软件。使用阶跃转向和单移线两个典型工况下进行联合仿真,最终验证该控制策略的正确性,为实际设计车辆动力学稳定性控制系统提供了理论基础。最后,在LabVIEW开发平台基础上进行了车辆稳定性控制硬件在环试验的初步研究,为将来更成熟的试验手段提供一个参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 车辆稳定性控制系统的发展与现状
• 1.3 车辆稳定性控制系统的基本结构
• 1.3.1 传感器
• 1.3.2 液压调节器
• 1.3.3 电子控制单元
• 1.3.4 发动机管理系统
• 1.4 本文研究思路和工作内容
• 第二章 车辆稳定性控制的基本原理及控制方法分析
• 2.1 车辆稳定性控制目标的选择和参考模型的建立
• 2.2 车辆稳定性控制的基本原理
• 2.2.1 改善车辆稳定性的几种方法
• 2.2.2 直接横摆力矩控制对车辆稳定性的影响
• 2.2.3 制动车轮的选择决策
• 2.3 状态偏差灵敏度设计
• 2.4 直接横摆力矩控制（DYC）与ABS的综合控制
• 2.4.1 ABS的基本工作原理
• 2.4.2 综合有ABS系统的直接横摆力矩控制
• 第三章 基于滑模变结构理论的车辆稳定性控制系统设计
• 3.1 滑模变结构控制系统的基本思想
• 3.2 滑动模态的到达条件
• 3.3 切换函数的设计
• 3.4 滑模变结构控制系统的“抖振”问题
• 3.4 滑模变结构控制的特点
• 3.5 车辆稳定性控制器设计
• 3.5.1 控制器结构框图
• 3.5.2 滑模变结构控制在车辆稳定性控制中的应用
• 3.5.3 控制器的设计
• 第四章 基于联合仿真技术的控制系统仿真
• 4.1 联合仿真概述
• 4.2 基于ADAMS的整车动力学模型
• 4.2.1 虚拟样机技术概述
• 4.2.2 ADAMS/Car建模基本原理方法
• 4.3 整车模型的建立
• 4.4 控制系统框图的设计
• 4.5 典型工况仿真及分析
• 4.5.1 阶跃转向工况仿真
• 4.5.2 单移线工况
• 第五章 车辆稳定性控制试验的初步研究
• 5.1 硬件部分
• 5.1.1 传感器及执行器
• 5.1.2 基于LabVIEW的PXI硬件系统
• 5.1.3 电磁阀驱动电路
• 5.2 软件部分
• 5.2.1 LabVIEW开发平台软件简介
• 5.2.2 信号测量方式的选择
• 5.2.3 基于LabVIEW的控制程序
• 5.3 硬件在环试验
• 5.3.1 试验设备与仪器
• 5.3.2 试验结果及分析
• 5.4 结论
• 第六章 工作的不足及展望
• 6.1 主要工作与意义
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 硕士期间参加课题
• 硕士期间发表论文