汽车操纵性优化控制技术的研究

论文摘要

四轮转向技术是一种对汽车的前轮转向和后轮转向同时进行控制以改善转向特性的汽车动力学控制技术。相比传统前轮转向汽车,四轮转向系统还根据汽车当前的运动状态信息对后轮转向进行控制,提高了汽车转向的瞬态响应特性,从而增强了操纵稳定性和主动安全性。本文从汽车动力学及其控制的角度出发。首先,运用牛顿方法建立了包括侧向运动、横摆运动的二自由度四轮转向汽车操纵动力学模型。然后,基于所建立的四轮转向汽车操纵动力学模型,设计了四轮转向系统的控制策略。后轮转向控制采用了基于前轮转向的前馈控制,以及基于当前运动状态信息的参考模型自适应控制。并运用Matlab/Simulink进行了操纵动力学仿真和结果分析。通过仿真结果的比较和分析,可得到如下结论:针对轮胎的侧向力学特性,所设计的四轮转向系统的控制策略能够很好地控制汽车对于理想参考模型的跟踪性,有效地保证汽车的质心侧偏角基本为零,改善横摆角速度和侧向加速度的动力学响应性能,从而提高操纵稳定性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 课题的提出
• §1-2 汽车操纵稳定性的研究历史及其现状
• §1-3 四轮转向国内外的研究现状
• §1-4 主要研究内容
• 第二章 系统的模型参考自适应控制
• §2-1 模型参考自适应控制
• 2-1-1 自适应控制发展
• 2-1-2 模型参考自适应控制简介
• §2-2 模型参考自适应控制理论
• 2-2-1 局部参数最优化的设计方法
• 2-2-2 基于李雅普诺夫第二方法稳定性理论的MRAC 设计方法
• §2-3 模型参考自适应控制组成与仿真研究
• 第三章 二自由度汽车动力学模型
• §3-1 系统模型的假设
• §3-2 运动方程的推导
• 第四章 四轮转向系统的控制研究
• §4-1 状态空间表达
• §4-2 结构特性分析
• §4-3 控制方法
• 4-3-1 前馈控制
• 4-3-2 参考模型
• 4-3-3 反馈控制器
• §4-4 系统仿真
• 4-4-1 质心侧偏角响应
• 4-4-2 横摆角速度响应
• §4-5 控制方法的改进
• §4-6 系统仿真
• 4-6-1 质心侧偏角响应
• 4-6-2 横摆角速度响应
• 4-6-3 转向半径响应
• 第五章 结论
• §5-1 全文总结
• §5-2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果