应用闭环算法车辆转向机构最优控制系统分析

1

作者 郝正君 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第12期169-172,177,共5页

四轮车辆转向时,前后车轮的转向中心为一点时,视为车辆的理论最优转向,也是最优控制的目标。针对常用的多连杆转向系统,根据结构特点和转角关系,对系统控制进行分析;基于闭环控制算法,依据目标路径与参数反馈获取的转向控制量,对转向系... 四轮车辆转向时,前后车轮的转向中心为一点时,视为车辆的理论最优转向,也是最优控制的目标。针对常用的多连杆转向系统,根据结构特点和转角关系,对系统控制进行分析;基于闭环控制算法,依据目标路径与参数反馈获取的转向控制量,对转向系统的最优控制进行设计分析;同时,对系统的状态变量和预测参数进行分析;基于实际车辆和转向最优控制系统,分析车辆在空载工况,以30km/h转向,分析稳态回转工况和双移线工况车辆运行的各参数变化,并与理论最优值进行对比,以验证控制系统的有效性。结果可知:采用离散分析和半步长积分对控制系统的状态变量进行预测,获取的经过精度较高;稳态回转工况,随着车辆的提升,转向轨迹的半径逐渐增大,车辆表现出明显的不足转向特征;两种工况下,转向控制系统获得的特性曲线与理论值具有高度的一致性,二者的峰值误差控制在5%以内,表明最优控制算法的可靠性,为此类设计优化提供参考。 展开更多

关键词 汽车 转向机构 闭环控制算法 最优控制 实车

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主动四轮转向汽车最优控制及闭环操纵性仿真 被引量：27

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作者 杜峰 闫光辉 +1 位作者 魏朗 陈涛 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第7期848-852,共5页

鉴于汽车正常情况下都运行在侧向加速度较小的线性工作区域,对基于线控技术的主动四轮转向汽车进行了前、后轮转角最优跟随控制器的设计和算法推导,建立了"人-车-路"闭环操纵系统模型,并进行闭环系统仿真和安全性评价。结果表... 鉴于汽车正常情况下都运行在侧向加速度较小的线性工作区域,对基于线控技术的主动四轮转向汽车进行了前、后轮转角最优跟随控制器的设计和算法推导,建立了"人-车-路"闭环操纵系统模型,并进行闭环系统仿真和安全性评价。结果表明:基于最优控制的主动四轮转向汽车同时实现了减小车身质心侧偏角与跟踪期望横摆角速度的控制目标,改善了车辆高速行驶下的转向响应特性;相对于传统前轮转向汽车与比例控制四轮转向汽车,基于最优控制的主动四轮转向汽车具有更好的路径跟随精度和主动安全性。 展开更多

关键词 主动四轮转向汽车 最优控制 闭环系统 操纵性 主动安全性

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基于比例控制的4WS汽车操纵稳定性仿真研究 被引量：6

3

作者 羊玢 陈宁 +2 位作者 田杰 马梁 张晨强 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期820-823,847,共5页

建立了基于比例控制的4轮转向(4WS)汽车的动力学模型,在Matlab环境下针对不同车速时的驾驶员模型跟随车辆轨迹、汽车横摆角速度、侧向加速度以及前轮转角的瞬态响应进行了闭环仿真分析,并与无控制的前轮转向(FWS)汽车的动力学模型结果... 建立了基于比例控制的4轮转向(4WS)汽车的动力学模型,在Matlab环境下针对不同车速时的驾驶员模型跟随车辆轨迹、汽车横摆角速度、侧向加速度以及前轮转角的瞬态响应进行了闭环仿真分析,并与无控制的前轮转向(FWS)汽车的动力学模型结果进行了比较.结果表明:在相同的驾驶员模型下,主动四轮转向汽车的操纵稳定性优于前轮转向汽车,采用闭合曲线跑道比采用蛇型道路进行仿真更客观地反映控制效果和车辆特性. 展开更多

关键词 比例控制策略 4轮转向汽车 操纵稳定性 闭环仿真

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四轮转向车辆控制及其硬件在环仿真开发平台 被引量：10

4

作者 陈南 殷国栋 +1 位作者 李普 吕红明 《江苏大学学报（自然科学版）》 EI CAS 北大核心 2005年第5期384-388,共5页

研究四轮转向(4WS)车辆操纵控制策略及其控制系统开发.为控制方式执行方便,以横摆角速度反馈为4WS车辆基本控制逻辑.由于实际车辆系统的复杂性,相应4WS控制系统开发需要大量在线实时综合,故利用控制系统的硬件在环仿真技术(HILS).基于Ma... 研究四轮转向(4WS)车辆操纵控制策略及其控制系统开发.为控制方式执行方便,以横摆角速度反馈为4WS车辆基本控制逻辑.由于实际车辆系统的复杂性,相应4WS控制系统开发需要大量在线实时综合,故利用控制系统的硬件在环仿真技术(HILS).基于Matlab/Simulink/dSPACE开发了4WS车辆控制系统的硬件在环仿真平台.利用此平台硬件在环仿真研究控制算法的鲁棒性并对比不同算法性能,结果表明基于μ综合鲁棒控制方法有比较好的综合性能. 展开更多

关键词 汽车 四轮转向 μ综合鲁棒控制 在环仿真技术

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人-车-路闭环系统中的双离合器式自动变速器车辆换挡规律 被引量：10

5

作者 孙贤安 吴光强 +1 位作者 姜超 焦伟 《汽车技术》 北大核心 2014年第7期18-23,共6页

结合不同驾驶员意图、整车质量参数和道路状况,制定了人-车-路闭环系统中双离合器式自动变速器车辆的修正型换挡规律。对修正型换挡规律下的系统进行仿真研究表明,该规律有助于消除频繁升降挡现象。基于xPC平台,建立了干式双离合器式自... 结合不同驾驶员意图、整车质量参数和道路状况,制定了人-车-路闭环系统中双离合器式自动变速器车辆的修正型换挡规律。对修正型换挡规律下的系统进行仿真研究表明,该规律有助于消除频繁升降挡现象。基于xPC平台,建立了干式双离合器式自动变速器控制系统的硬件在环仿真试验台。结合复杂路面,采用比例-积分-微分控制器,针对普通和修正型换挡规律两种情况分别进行硬件在环仿真,结果验证了修正型规律有效性,有助于减少作动器的动作次数。 展开更多

关键词 双离合器式自动变速器 人-车-路闭环系统 换挡规律 硬件在环仿真PID控制器

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基于人-车-路闭环系统的变传动比控制规律 被引量：4

6

作者 魏建伟 魏民祥 赵万忠 《江苏大学学报（自然科学版）》 EI CAS 北大核心 2011年第6期652-657,共6页

提出了一种具有变传动比功能的电动助力转向(EPS)系统,并建立EPS系统变传动比数学模型.采用固定转向增益的控制策略,鉴于特征车速对稳定性的影响,以及转向盘转角对操纵性的要求,提出变动比控制规律的2种方案:方案1是由固定横摆角速度增... 提出了一种具有变传动比功能的电动助力转向(EPS)系统,并建立EPS系统变传动比数学模型.采用固定转向增益的控制策略,鉴于特征车速对稳定性的影响,以及转向盘转角对操纵性的要求,提出变动比控制规律的2种方案:方案1是由固定横摆角速度增益和侧向加速度增益得到的变传动比控制规律进行分段线性叠加得到的控制规律;方案2是在方案1的基础上进行转向盘转角修正得到的控制规律.为验证所提出的2种方案,建立了人-车-路闭环系统.基于线性矩阵不等式方法,设计了无刷直流电动机的角位移跟踪鲁棒PID控制器.进行了单移线道路仿真试验,并从转向盘转角和路径跟踪的性能方面,对2种方案进行了对比分析.仿真试验结果表明:变传动比控制规律方案2的整体性能优于方案1. 展开更多

关键词 电动助力转向 变传动比 人-车-路闭环 鲁棒PID 线性矩阵不等式

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人-车-路闭环4WS车辆操纵稳定性仿真研究 被引量：3

7

作者 羊玢 孙庆鸿 +2 位作者 陈宁 田杰 张晨强 《机械设计》 CSCD 北大核心 2013年第11期34-38,共5页

从轮胎的侧偏性、悬架结构的受力特性等方面着手,建立了主动四轮转向车辆(4WS)的动力学模型,结合单点预瞄最优曲率驾驶员模型及道路预期轨迹模型,建立了考虑四轮转向车辆动态响应的人-车-路闭环操纵稳定性仿真模型,在MATLAB环境中对所... 从轮胎的侧偏性、悬架结构的受力特性等方面着手,建立了主动四轮转向车辆(4WS)的动力学模型,结合单点预瞄最优曲率驾驶员模型及道路预期轨迹模型,建立了考虑四轮转向车辆动态响应的人-车-路闭环操纵稳定性仿真模型,在MATLAB环境中对所建立的模型进行试验仿真。结果表明在高速状态下4WS车辆比2WS车辆有更好的横向位移跟踪性能和操纵稳定性,此外,选择复杂闭合曲线道路进行仿真比一般简单的线路可更客观地反映车辆操纵动力学特性和控制效果。 展开更多

关键词 4WS车辆 操纵稳定性 驾驶员模型 闭环系统

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基于协同仿真的单轨车辆动力学建模 被引量：5

8

作者 张宏兵 丁能根 王洪臣 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期736-738,747,共4页

为研究单轨车辆的动力学特性,建立了驾驶员-车辆闭环协同仿真模型.该模型由2部分组成,其中车辆多体模型采用Adams软件建立,而基于“单点预瞄最优曲率模型”理论的驾驶员模型在Matlab中建立.分别设计了双移线和蛇行行驶工况,对模型进行... 为研究单轨车辆的动力学特性,建立了驾驶员-车辆闭环协同仿真模型.该模型由2部分组成,其中车辆多体模型采用Adams软件建立,而基于“单点预瞄最优曲率模型”理论的驾驶员模型在Matlab中建立.分别设计了双移线和蛇行行驶工况,对模型进行协同仿真.结果表明该驾驶员-车辆闭环模型可以较好地跟随所设定的路径,证明了模型的合理性.所建立的协同仿真模型为研究单轨车辆的动力学特性提供了一种有效手段. 展开更多

关键词 单轨车辆 计算机仿真 驾驶员-车辆闭环模型

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电控闭式空气悬架车高调节控制研究 被引量：10

9

作者 窦辉 陈龙 +1 位作者 汪少华 眭忠 《机械设计与制造》 北大核心 2014年第9期171-174,共4页

研究了电控闭式空气悬架系统充放气回路结构及工作过程,在对系统进行合理简化的基础上,结合车辆系统动力学和变质量系统热力学理论,对电控空气悬架系统车身高度调节过程中的弹簧内气体热力学过程、簧载质量动力学过程进行了分析,建立了... 研究了电控闭式空气悬架系统充放气回路结构及工作过程,在对系统进行合理简化的基础上,结合车辆系统动力学和变质量系统热力学理论,对电控空气悬架系统车身高度调节过程中的弹簧内气体热力学过程、簧载质量动力学过程进行了分析,建立了电控闭式空气悬架系统车身高度调节数学模型。针对车身高度调节过程中出现的"过充"、"过放"以及振荡现象,基于神经网络PID控制算法设计了车身高度自适应控制器。为了验证控制系统的实际性能,基于Matlab/Simulink搭建了车身高度控制系统仿真模型,仿真结果表明,所设计的控制器能够有效改善车身高度调节过程出现的不良现象,提高了车身高度控制精度。 展开更多

关键词 车辆 电控闭式空气悬架 车身高度 神经网络PID 仿真

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车辆转向轻便性人-车-路闭环系统计算机仿真研究 被引量：2

10

作者 左建令 陈慧 余卓平 《汽车技术》 北大核心 2006年第4期16-20,共5页

对车辆转向轻便性建模仿真中的人-车-路闭环系统建模方法进行了阐述,提出了一种在地面坐标系统中求驾驶员预瞄轨迹误差的数值解法。该方法使用二分法求解直线与双纽线的交点,避免了使用一般解法出现增根且难以取舍以及使用复杂的非线性... 对车辆转向轻便性建模仿真中的人-车-路闭环系统建模方法进行了阐述,提出了一种在地面坐标系统中求驾驶员预瞄轨迹误差的数值解法。该方法使用二分法求解直线与双纽线的交点,避免了使用一般解法出现增根且难以取舍以及使用复杂的非线性方程求根函数时计算量大的问题,能够方便地计算出驾驶员预瞄轨迹误差,使最优预瞄驾驶员模型能够适用于航向角大范围变化的转向轻便性试验仿真。 展开更多

关键词 汽车 转向轻便性 闭环系统 仿真

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轮胎性能对车辆操纵稳定性影响的仿真研究 被引量：14

11

作者 陈焕明 郭孔辉 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第5期491-494,505,共5页

本文中进行整车动力学仿真,以研究轮胎性能对车辆操纵稳定性影响。首先,对3组轮胎进行轮胎力学性能试验,利用所获得的力和力矩数据建立Unitire轮胎模型。然后,用Car Sim软件进行车辆动力学建模、仿真和试验验证。最后,利用所建车辆模型... 本文中进行整车动力学仿真,以研究轮胎性能对车辆操纵稳定性影响。首先,对3组轮胎进行轮胎力学性能试验,利用所获得的力和力矩数据建立Unitire轮胎模型。然后,用Car Sim软件进行车辆动力学建模、仿真和试验验证。最后,利用所建车辆模型进行稳态回转试验、转向盘角阶跃试验和双移线试验,对试验数据进行分析,并客观评价了轮胎性能对车辆操纵稳定性影响。 展开更多

关键词 轮胎模型 车辆操纵稳定性 开闭环仿真 客观评价

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多轴车辆半主动悬架控制技术分析与仿真 被引量：3

12

作者 朱学斌 高峰 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期33-37,61,共6页

从工程应用的角度出发,采用半主动悬架技术实现整车姿态控制。在多轴车辆运动特性要求综合分析的基础上,提出了基于"天棚"阻尼原理的整车姿态控制方法,同时采用模糊控制方法监测行驶平顺性。通过六轴车仿真数据对比,结果表明... 从工程应用的角度出发,采用半主动悬架技术实现整车姿态控制。在多轴车辆运动特性要求综合分析的基础上,提出了基于"天棚"阻尼原理的整车姿态控制方法,同时采用模糊控制方法监测行驶平顺性。通过六轴车仿真数据对比,结果表明,采用这种方法的半主动悬架系统可以有效地降低整车在车道变换和转弯制动工况的侧倾角,随机道路输入条件下的平顺性也明显提高。 展开更多

关键词 车辆 多轴车 半主动悬架 姿态控制 闭环仿真

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汽车-驾驶员-环境闭环系统模型及计算机仿真 被引量：2

13

作者 尹念东 余群 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期29-31,共3页

提出了基于模糊神经网络技术的汽车驾驶员环境闭环系统模型 ,给出了汽车运动计算机仿真算法 ,实现了利用模糊神经网络技术驾驶一辆桑塔纳轿车进行典型道路实验的运动轨迹仿真。结果表明 :实验与仿真结果具有相当的一致性 ,验证了所建立... 提出了基于模糊神经网络技术的汽车驾驶员环境闭环系统模型 ,给出了汽车运动计算机仿真算法 ,实现了利用模糊神经网络技术驾驶一辆桑塔纳轿车进行典型道路实验的运动轨迹仿真。结果表明 :实验与仿真结果具有相当的一致性 ,验证了所建立的汽车驾驶员环境闭环系统模型的正确性。 展开更多

关键词 汽车 驾驶员 环境闭环系统 系统模型 计算机仿真

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电动助力转向系统硬件在环仿真试验平台设计 被引量：5

14

作者 顾兰智 台晓虹 申荣卫 《拖拉机与农用运输车》 北大核心 2007年第4期93-95,共3页

介绍了电动客车电动助力转向系统的基本工作原理;设计了电动客车电动助力转向系统硬件在环仿真试验平台。其转向盘的驱动有手动驾驶和自动驾驶两种模式;转向阻力的模拟由基于PLC控制的液压加载系统实现。该试验平台适合于电动助力转向... 介绍了电动客车电动助力转向系统的基本工作原理;设计了电动客车电动助力转向系统硬件在环仿真试验平台。其转向盘的驱动有手动驾驶和自动驾驶两种模式;转向阻力的模拟由基于PLC控制的液压加载系统实现。该试验平台适合于电动助力转向系统的开发、系统试验及性能评价。 展开更多

关键词 电动助力转向 硬件在环仿真 车辆模型 液压加载

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四轮转向车辆鲁棒控制系统快速开发仿真与试验 被引量：2

15

作者 殷国栋 陈南 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期13-17,35,共6页

考虑车辆行驶工况的不确定性及系统建模误差,建立了多自由度四轮转向车辆动力学数学模型。基于结构奇异值μ综合鲁棒理论,通过设立不确定性虚拟模块,设计了μ综合控制器,抑制外部扰动;基于Matlab/Simulink/dSPACE建立了四轮转向(4WS)车... 考虑车辆行驶工况的不确定性及系统建模误差,建立了多自由度四轮转向车辆动力学数学模型。基于结构奇异值μ综合鲁棒理论,通过设立不确定性虚拟模块,设计了μ综合控制器,抑制外部扰动;基于Matlab/Simulink/dSPACE建立了四轮转向(4WS)车辆控制系统的HILS快速开发平台,验证测试控制器的有效性;通过实车试验修订硬件在环仿真结果。试验表明四轮转向车辆控制系统的纯数字仿真-实时数字仿真-硬件在环仿真-实车试验整个控制系统开发过程的有效性及优越性,说明该快速开发系统具有较好的扩展性。 展开更多

关键词 车辆 四轮转向 鲁棒控制 快速开发 硬件在环仿真

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驾驶员—汽车系统操纵性能模拟器试验评价研究 被引量：2

16

作者 宗长富 郭孔辉 刘蕴博 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第9期1044-1047,共4页

通过对驾驶员—汽车闭环系统操纵性的理论分析和闭环仿真 ,研究并提出了闭环系统操纵性能模拟器试验评价方法和指标 ;利用吉林大学的开发型驾驶模拟器 ( ADSL驾驶模拟器 )验证了综合评价指标与驾驶员主观评价的相关性 ,相关系数达到 0 .... 通过对驾驶员—汽车闭环系统操纵性的理论分析和闭环仿真 ,研究并提出了闭环系统操纵性能模拟器试验评价方法和指标 ;利用吉林大学的开发型驾驶模拟器 ( ADSL驾驶模拟器 )验证了综合评价指标与驾驶员主观评价的相关性 ,相关系数达到 0 .995 6,结果表明 ,提出的模拟器试验评价指标是合理和可靠的。 展开更多

关键词 驾驶员-汽车闭环系统 操纵性能 客观评价 模拟器试验

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基于多主体机制的车辆主动后轮转向与ESP集成控制 被引量：1

17

作者 王金湘 陈南 +1 位作者 殷国栋 皮大伟 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期506-511,共6页

建立了基于多主体机制的车辆主动后轮转向(ARS)+ESP集成控制系统,搭建了松耦合协调控制框架以处理相对独立的ARS和ESP之间的合作和竞争,从而提高车辆的操纵稳定性能.采用单片微机和嵌入式实时操作系统,开发了该集成控制系统的控制器原型... 建立了基于多主体机制的车辆主动后轮转向(ARS)+ESP集成控制系统,搭建了松耦合协调控制框架以处理相对独立的ARS和ESP之间的合作和竞争,从而提高车辆的操纵稳定性能.采用单片微机和嵌入式实时操作系统,开发了该集成控制系统的控制器原型;基于Matlab/Simulink/dSPACE,搭建ARS+ESP集成控制系统的ECU硬件在环仿真平台.用此平台进行仿真试验,研究基于多主体机制的集成控制算法在极限工况下的性能.结果表明,与单独的ARS或ESP控制相比,该集成控制系统能更好地实现车辆状态跟踪和稳定操纵. 展开更多

关键词 车辆 多主体 集成控制 主动后轮转向 ESP 硬件在环仿真

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农用运输车制动性能试验台机电惯量耦合补偿机理研究 被引量：1

18

作者 张锐 邢智超 +3 位作者 王国业 葛畅 屈龙涛 徐东鑫 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期526-532,共7页

针对农用运输车制动性能快速测试验证及等效路面试验精度差的问题,设计一种整车制动性能试验台,以实现农用运输车不解体测试。基于整车制动过程能量分配提出机电惯量耦合补偿机理,基于多级组合飞轮、滚筒组转动件机械惯量及电机输出电... 针对农用运输车制动性能快速测试验证及等效路面试验精度差的问题,设计一种整车制动性能试验台,以实现农用运输车不解体测试。基于整车制动过程能量分配提出机电惯量耦合补偿机理,基于多级组合飞轮、滚筒组转动件机械惯量及电机输出电惯量耦合补偿实现被检车辆惯量无级模拟,匹配农用运输车制动过程中整车的能量转移分配。建立转速-转矩双输入电机矢量双闭环控制系统,提高电机输出转矩控制精度。基于Matlab/Simulink建立农用运输车整车-试验台机电惯量耦合补偿仿真模型,对比在纯机械惯量补偿及机电惯量耦合补偿两种条件下模型常规制动的参数输出情况,验证了机电惯量耦合补偿的有效性。搭建制动性能试验台硬件及上下位机分布式测控系统,并基于某型农用运输车进行惯量补偿对比试验。试验结果表明:基于机电惯量耦合补偿前、后轴速度平均偏差为1.539 km/h,速度偏差方差为1.730 km^(2)/h^(2),能够实时匹配制动过程中被检农用运输车的能量转移情况,提高整车台架不解体试验的有效性及等效路面试验精度。 展开更多

关键词 农用运输车 制动性能 无级模拟 双闭环控制系统 耦合补偿机理

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履带车辆电磁主动悬挂LQR控制研究 被引量：2

19

作者 岳杰 张进秋 +2 位作者 彭志召 张磊 彭颜铭 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2014年第12期1907-1911,共5页

针对军用履带车辆悬挂系统对车辆行驶中的振动控制需求,采用了磁流变阻尼器与电磁作动器相复合的方式,引入履带车辆电磁主动悬挂,建立了悬挂动力学模型。采用滤波白噪声方法生成路面随机输入激励,并导出了悬挂系统状态方程,进而设计和... 针对军用履带车辆悬挂系统对车辆行驶中的振动控制需求,采用了磁流变阻尼器与电磁作动器相复合的方式,引入履带车辆电磁主动悬挂,建立了悬挂动力学模型。采用滤波白噪声方法生成路面随机输入激励,并导出了悬挂系统状态方程,进而设计和仿真分析了LQR最优主动控制算法。研究结果表明,采用该控制方法对于提高履带车辆行驶的安全性和乘坐舒适性是可行的。在某型履带车辆上,当负重轮相对动载荷均方根值仅增加2.82%和悬挂动行程小于三分之一最大行程时,车体加速度均方根值能降低40.74%。 展开更多

关键词 振动 最优控制 变阻尼 履带车辆 电磁悬挂 主动控制 LQR算法

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非全包裹超空泡航行体建模与反演变结构控制 被引量：1

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作者 李洋 刘明雍 +1 位作者 张小件 彭星光 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期215-221,共7页

超空泡航行体动力学系统存在高度非线性及多变量耦合等问题,非全包裹超空泡使其受力更为复杂,给控制系统设计造成诸多困难。针对超空泡航行体的以上特点,开展了对非全包裹超空泡航行体控制系统的研究,在通过受力分析建立其动力学模型基... 超空泡航行体动力学系统存在高度非线性及多变量耦合等问题,非全包裹超空泡使其受力更为复杂,给控制系统设计造成诸多困难。针对超空泡航行体的以上特点,开展了对非全包裹超空泡航行体控制系统的研究,在通过受力分析建立其动力学模型基础上,设计了超空泡航行体的反演变结构控制器,并证明了系统稳定性。仿真结果验证了该控制器对超空泡航行体稳定航行及跟踪控制的有效性。 展开更多

关键词 非全包裹 超空泡航行体 建模 反演变结构控制

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