双轴汽车电子稳定性协调控制系统研究

论文摘要

以双轴轻型汽车为研究对象,对双轴汽车电子稳定性协调控制问题进行研究。论文建立了十五自由度双轴汽车动力学离线仿真模型。提出了双轴汽车电子稳定性协调控制系统的总体结构和工作原理,建立了协调控制系统所包含的底盘电控子系统:主动前轮转向系统(AFS)、横摆力矩控制系统(DYC)和半主动悬架(SAS)的仿真模型,并进行了特性研究。提出基于β?β相平面的汽车稳定性协调控制算法,依据汽车稳定域划分协调控制区,并采用遗传算法对协调控制区参数进行优化,基于子系统特性设计协调控制算法。在不同工况下进行了协调控制仿真,结果表明,建立的协调控制算法能够依据汽车的行驶状态合理分配子系统工作时序和效能,消除了子系统间的冲突,全面提高汽车的操纵稳定性。建立协调控制硬件在环试验台,并进行了主动前轮转向与汽车稳定性控制系统的协调控制研究,验证了本文提出的协调控制算法的有效性和实用性。

论文目录

• 提要
• 论文中符号的定义
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 主动安全控制系统简介
• 1.2.1 主动转向
• 1.2.2 制动力/驱动力主动控制
• 1.2.3 车轮垂直载荷控制
• 1.3 汽车稳定性协调控制技术发展现状
• 1.3.1 集中控制
• 1.3.2 协调控制
• 1.4 本文主要内容
• 第2章 轻型双轴汽车动力学建模与仿真
• 2.1 车辆坐标系及模型简化条件
• 2.1.1 车辆坐标系
• 2.1.2 模型简化假设
• 2.2 车辆动力学模型
• 2.2.1 发动机模型
• 2.2.2 传动系统模型
• 2.2.3 制动器模型
• 2.2.4 悬架模型
• 2.2.5 辅助计算模型
• 2.2.6 轮胎模型
• 2.2.7 整车动力学模型
• 2.2.8 驾驶员模型
• 2.2.9 路面不平度模型
• 2.3 车辆动力学离线仿真平台
• 2.3.1 用户图形界面
• 2.3.2 仿真车辆参数
• 2.3.3 三维虚拟场景
• 2.4 小结
• 第3章 协调控制系统结构与子系统特性研究
• 3.1 协调控制系统的总体结构
• 3.2 汽车行驶状态辨识
• 3.2.1 路面附着系数的估算
• 3.2.2 车速估算
• 3.2.3 车辆二自由度参考模型
• 3.2.4 质心侧偏角估算
• 3.2.5 车轮垂直载荷估算
• 3.3 主动转向系统建模
• 3.4 横摆力矩控制系统建模
• 3.4.1 控制算法的总体结构
• 3.4.2 目标横摆力矩的计算
• 3.4.3 ESP 横摆力矩分配算法
• 3.4.4 VTD 横摆力矩分配算法
• 3.5 阻尼可调式半主动悬架系统建模
• 3.6 控制子系统仿真与特性研究
• 3.6.1 主动转向系统离线仿真与特性研究
• 3.6.2 横摆力矩控制离线仿真与特性研究
• 3.6.3 半主动悬架系统离线仿真与特性研究
• 3.7 小结
• 第4章 AFS 与DYC 协调控制研究
• 4.1 基于相平面法的汽车状态识别
• 4.1.1 相平面的基本概念
• 4.1.2 汽车稳定性研究的相平面法
• 4.2 基于相平面法的协调控制设计
• 4.2.1 协调控制器设计原则
• 4.2.2 AFS 与DYC 的协调控制
• 4.3 协调控制仿真分析
• 4.3.1 稳定边界的确定
• 4.3.2 VTD 与ESP 协调控制
• 4.3.3 AFS 与DYC 协调控制
• 4.4 小结
• 第5章 半主动悬架参与的协调控制研究
• 5.1 SAS 协调控制耦合分析
• 5.1.1 SAS 与AFS 的耦合分析
• 5.1.2 SAS 与DYC 的耦合分析
• 5.2 SAS 协调控制策略
• 5.3 协调控制算法控制流程
• 5.4 SAS 协调控制仿真分析
• 5.4.1 AFS 与SAS 协调控制
• 5.4.2 VTD 与SAS 协调控制
• 5.4.3 ESP 与SAS 联合控制
• 5.4.4 SAS 综合协调控制
• 5.5 小结
• 第6章 协调控制硬件在环试验研究
• 6.1 硬件在环试验平台选择
• 6.2 协调控制硬件在环试验平台总体方案
• 6.3 硬件在环试验平台建立
• 6.3.1 实时平台
• 6.3.2 硬件部分
• 6.3.3 试验平台软件系统
• 6.4 协调控制硬件在环试验
• 6.4.1 低附着路面单移线工况
• 6.4.2 方波渐增工况
• 6.4.3 双移线工况
• 6.5 小结
• 第7章 全文总结及展望
• 7.1 本文的研究内容总结
• 7.2 本文创新点
• 7.3 研究展望
• 参考文献
• 攻读博士期间发表的学术论文及科研成果
• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢